KR102370624B1 - Wafer Processing Equipment With Exposed Sensing Layers - Google Patents

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올리비에르 쥬베르트
드미트리 루보미르스키
필립 앨런 크라우스
다니엘 티. 맥코믹
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Abstract

실시예들은, 입자들을 검출하거나, 에칭 또는 증착 레이트들을 모니터링하거나, 또는 웨이퍼 제조 프로세스의 동작을 제어하기 위한 디바이스들 및 방법들을 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 마이크로 센서들은 웨이퍼 프로세싱 장비 상에 장착되고, 실시간으로 재료 증착 및 제거 레이트들을 측정할 수 있다. 마이크로 센서들은 선택적으로 노출되어, 마이크로 센서의 감지 층이 다른 마이크로 센서의 활성 동작 동안에 마스크 층에 의해 보호되고, 다른 마이크로 센서가 수명 종료에 도달할 때, 보호 마스크 층이 제거되어 감지 층을 노출시킬 수 있다. 다른 실시예들이 또한 설명되고 청구된다.Embodiments include devices and methods for detecting particles, monitoring etch or deposition rates, or controlling operation of a wafer fabrication process. In one embodiment, one or more micro sensors are mounted on the wafer processing equipment and can measure material deposition and removal rates in real time. The microsensors are selectively exposed so that the sensing layer of the microsensor is protected by a mask layer during active operation of the other microsensor, and when the other microsensor reaches end-of-life, the protective mask layer is removed to expose the sensing layer. can Other embodiments are also described and claimed.

Description

노출 가능한 감지 층들을 갖는 웨이퍼 프로세싱 장비Wafer Processing Equipment With Exposed Sensing Layers

[0001] 본 출원은 2016년 8월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/247,717 호를 우선권으로 주장하며, 이로써, 상기 미국 특허 출원의 전체 내용들은 인용에 의해 본원에 포함된다. [0001] This application claims priority to U.S. Patent Application Serial No. 15/247,717, filed on August 25, 2016, the entire contents of which are hereby incorporated herein by reference.

[0002] 실시예들은 반도체 프로세싱 분야에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 프로세싱 툴(wafer processing tool)에서 재료 증착 또는 재료 제거를 측정하기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.[0002] Embodiments relate to the field of semiconductor processing, and more particularly to devices and methods for measuring material deposition or material removal in a wafer processing tool.

[0003] 반도체 디바이스들의 제조에서의 주요 관심사는 반도체 웨이퍼의 입자 오염이다. 그러한 오염은 전형적으로, 반도체 디바이스들의 제조 동안에 웨이퍼 프로세싱 툴에 의해 수행되는 하나 이상의 동작들 동안에 일어난다. 예를 들어, 웨이퍼 프로세싱 툴은 몇 개의 인터페이스들(interfaces), 예를 들어 로드록(load lock)들에 의해 상호연결된 몇 개의 챔버들을 포함할 수 있으며, 이들 시스템 구성요소들 중 임의의 구성요소의 작동 또는 동작은 툴 내의 반도체 웨이퍼를 오염시킬 수 있는 알루미늄, 스테인리스강, 지르코늄 또는 다른 입자들과 같은 금속성 또는 비금속성 입자들을 발생시킬 수 있다. 당업자는, 입자들이 인터페이스들 및 이동 부품들 이외의 웨이퍼 프로세싱 툴 내의 많은 소스들(sources)에서 생길 수 있으며, 그에 따라 상기한 것은 예로서 제공된 것이라는 것을 이해할 것이다.[0003] A major concern in the manufacture of semiconductor devices is particle contamination of semiconductor wafers. Such contamination typically occurs during one or more operations performed by a wafer processing tool during fabrication of semiconductor devices. For example, a wafer processing tool may include several chambers interconnected by several interfaces, eg load locks, of any of these system components. The actuation or operation may generate metallic or non-metallic particles such as aluminum, stainless steel, zirconium or other particles that may contaminate the semiconductor wafer within the tool. One of ordinary skill in the art will appreciate that particles may originate from many sources within a wafer processing tool other than interfaces and moving parts, so that the above is provided by way of example.

[0004] 입자 오염의 소스 및/또는 근본 원인을 확인하기 위해, 반도체 웨이퍼들은 웨이퍼 프로세싱 툴의 하나 이상의 챔버들을 통해 주기적으로 프로세싱된 후에, 입자 검사 동작을 받는다. 입자 검사 동작은, 프로세싱된 웨이퍼가 입자들의 위치 및 대체적인 크기를 확인하기 위해 광학 검사 장비에 의한 검사를 위해 대기하고, 이어서 웨이퍼 상의 입자들의 존재 및/또는 조성을 결정하기 위해 주사 전자 현미경, 에너지 분산 분광기 또는 다른 검사 기술들에 의한 검사를 위해 대기하는 것을 필요로 한다. 입자들의 존재 및 조성을 검출한 후에, 웨이퍼 프로세싱 툴에 의해 수행된 동작들 중 어떤 동작이 실제로 입자 오염을 초래하였는지를 확인하기 위해 추가적인 트러블슈팅(troubleshooting)이 필요할 수 있다.[0004] To ascertain a source and/or root cause of particle contamination, semiconductor wafers are periodically processed through one or more chambers of a wafer processing tool and then subjected to a particle inspection operation. The particle inspection operation may involve a processed wafer waiting for inspection by optical inspection equipment to ascertain the location and general size of the particles, followed by scanning electron microscopy, energy dissipation to determine the presence and/or composition of particles on the wafer. Requires waiting for inspection by spectroscopy or other inspection techniques. After detecting the presence and composition of particles, further troubleshooting may be necessary to ascertain which of the operations performed by the wafer processing tool actually caused particle contamination.

[0005] 반도체 디바이스들의 제조는, 예를 들어 증착(deposition) 또는 에칭(etching) 프로세스들을 사용하여 웨이퍼 프로세싱 툴에 의해 기판 상에, 재료, 보다 상세하게는 반도체 재료를 증착 및 제거하는 것을 수반할 수 있다. 특정 양의 반도체 재료를 정확하게 증착 또는 제거하기 위해, 막 두께 측정 기술들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 재료 증착 및 재료 제거 레이트들은, 주어진 시간 동안에 반도체 재료의 웨이퍼를 프로세싱한 후에, 증착 또는 제거된 막의 양을 타원계(ellipsometer)를 사용하여 측정함으로써 간접적으로 측정될 수 있다. 또한, 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 증착/제거 레이트들을 간접적으로 추정하기 위해 증착/제거 레이트들과 상관관계가 있는 이차 팩터들(factors)을 측정하는 데 센서들이 사용되었다.Fabrication of semiconductor devices may involve depositing and removing material, more particularly semiconductor material, on a substrate by a wafer processing tool using, for example, deposition or etching processes. can To accurately deposit or remove a specific amount of semiconductor material, film thickness measurement techniques may be used. For example, material deposition and material removal rates can be measured indirectly by using an ellipsometer to measure the amount of film deposited or removed after processing a wafer of semiconductor material for a given amount of time. In addition, sensors have been used to measure secondary factors that correlate with deposition/removal rates to indirectly estimate deposition/removal rates during the wafer fabrication process.

[0006] 실시예들은 재료 증착 또는 제거의 양 또는 레이트를 검출하기 위해, 마이크로 센서들(micro sensors), 예를 들어 MEMS-스케일로 크기 설정되고 그리고/또는 MEMS 프로세스들을 사용하여 제조된 센서들을 갖는 웨이퍼 프로세싱 장비를 포함한다. 일 실시예에서, 웨이퍼 프로세싱 장비는 웨이퍼 프로세싱 툴 내의 입자들을 검출하기 위한 마이크로 센서들을 갖는 입자 모니터링 디바이스(particle monitoring device), 또는 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링 또는 제어하기 위한 마이크로 센서들을 갖는 웨이퍼 프로세싱 툴을 포함한다. 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들은 감지 층들(sensing layers), 및 감지 층들이 선택적으로 보호 또는 노출될 수 있도록 구성된 마스크 층들(mask layers)을 포함할 수 있다. 따라서, 마이크로 센서의 감지 층은, 다른 마이크로 센서가 입자들 및/또는 재료 증착 또는 제거를 능동적으로 감지하도록 노출되는 동안에, 마스크 층에 의해 보호될 수 있다. 마스크 층은, 다른 마이크로 센서가 수명 종료(end-of-life)에 도달할 때, 감지 층을 노출시키도록 제거될 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들은 웨이퍼 제조 프로세스를 중단시키지 않고서, 예를 들어 웨이퍼 프로세싱 툴의 챔버 또는 프로세스 스테이션을 개방하지 않고서 리프레시(refresh)될 수 있다.Embodiments have micro sensors, eg, sensors sized to MEMS-scale and/or manufactured using MEMS processes, to detect an amount or rate of material deposition or removal. wafer processing equipment. In one embodiment, the wafer processing equipment includes a particle monitoring device having micro sensors for detecting particles in the wafer processing tool, or a wafer processing tool having micro sensors for monitoring or controlling a wafer manufacturing process. do. Micro sensors of wafer processing equipment may include sensing layers and mask layers configured such that the sensing layers may be selectively protected or exposed. Thus, the sensing layer of a micro sensor may be protected by a mask layer while another micro sensor is exposed to actively detect particles and/or material deposition or removal. The mask layer may be removed to expose the sense layer when the other micro sensor has reached its end-of-life. As such, the micro sensors of the wafer processing equipment can be refreshed without interrupting the wafer fabrication process, for example without opening a chamber or process station of the wafer processing tool.

[0007] 일 실시예에서, 웨이퍼 프로세싱 장비, 예를 들어 웨이퍼 프로세싱 툴 또는 입자 모니터링 디바이스는 제1 마이크로 센서 및 제2 마이크로 센서를 포함한다. 예를 들어, 마이크로 센서들은 웨이퍼 프로세싱 툴의 프로세스 챔버의 챔버 볼륨(chamber volume) 내에 장착될 수 있거나, 또는 입자 모니터링 디바이스의 웨이퍼 기판의 지지 표면 상에 장착될 수 있다. 마이크로 센서들 각각은 마스크 층에 의해 덮인 감지 층을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 감지 층들은, 동일하거나 상이한 마이크로 센서의 상이한 감지 층이 프로세스를 모니터링할 때, 웨이퍼 제조 프로세스의 단계 동안에 마스크 층에 의해 보호될 수 있다. 즉, 액티브 마이크로 센서(active micro sensor)의 노출된 감지 층은 주변 환경 및/또는 챔버 볼륨에 개방되어 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링할 수 있다. 센서들은 각각의 파라미터들(parameters), 예를 들어 커패시턴스(capacitance)를 가질 수 있으며, 그리고 파라미터들은, 감지 층들의 센서 표면들로부터 재료가 제거될 때 변화할 수 있다. 따라서, 노출된 감지 층으로부터 재료가 제거될 때, 에칭 프로세스, 예를 들어 입자 증착 또는 제거의 양들 또는 레이트들을 감지하기 위해 파라미터의 대응하는 변화가 검출될 수 있다.In one embodiment, a wafer processing equipment, eg, a wafer processing tool or a particle monitoring device, includes a first micro sensor and a second micro sensor. For example, the micro sensors may be mounted within a chamber volume of a process chamber of a wafer processing tool, or mounted on a support surface of a wafer substrate of a particle monitoring device. Each of the micro sensors may include a sensing layer covered by a mask layer. More specifically, the sensing layers may be protected by a mask layer during a step of the wafer fabrication process when different sensing layers of the same or different micro-sensor monitor the process. That is, the exposed sensing layer of the active micro sensor may be open to the surrounding environment and/or chamber volume to monitor the wafer fabrication process. The sensors may have respective parameters, eg, capacitance, and the parameters may change when material is removed from the sensor surfaces of the sensing layers. Accordingly, when material is removed from the exposed sensing layer, a corresponding change in parameter can be detected to sense amounts or rates of an etching process, eg, particle deposition or removal.

[0008] 일 실시예에서, 마이크로 센서들은 상이한 두께들을 갖는 마스크 층들을 포함한다. 예를 들어, 블랭킷 마스크 층(blanket mask layer)은 몇 개의 마이크로 센서들의 감지 층들을 덮을 수 있으며, 블랭킷 마스크 층은 가변 두께를 포함하는 층 프로파일(layer profile)을 가질 수 있다. 따라서, 마스크 층의 제거는 제1 감지 층이 제2 감지 층 이전에 노출되게 할 수 있어, 감지 층들이 웨이퍼 제조 프로세스에서 상이한 시간들에 감지되도록 독립적으로 그리고 선택적으로 노출될 수 있게 한다.[0008] In one embodiment, the micro sensors include mask layers having different thicknesses. For example, a blanket mask layer may cover the sensing layers of several micro sensors, and the blanket mask layer may have a layer profile comprising a variable thickness. Thus, removal of the mask layer may allow the first sense layer to be exposed before the second sense layer, allowing the sense layers to be exposed independently and selectively to be sensed at different times in the wafer fabrication process.

[0009] 일 실시예에서, 마이크로 센서들은 상이한 에천트들(etchants)에 의한 에칭에 민감한 상이한 재료들을 갖는 마스크 층들을 포함한다. 즉, 제1 감지 층을 덮는 제1 마스크 층은 제2 감지 층을 덮는 제2 마스크 층과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크 층은 산화물을 포함할 수 있고, 제2 마스크 층은 질화물을 포함할 수 있다. 따라서, 산화물들을 공격하는 에천트는 제1 마스크 층을 제거하고 제1 감지 층을 노출시키는 데 사용될 수 있고, 질화물들을 공격하는 에천트는 제2 마스크 층을 제거하고 제2 감지 층을 노출시키는 데 적용될 수 있다. 따라서, 제1 마스크 층의 제거는 제1 감지 층이 제2 감지 층과 상이한 시간에 노출되게 할 수 있어, 감지 층들이 웨이퍼 제조 프로세스에서 상이한 시간들에 감지되도록 독립적으로 그리고 선택적으로 노출될 수 있게 한다.
실시예들은, 챔버 볼륨을 갖는 프로세스 챔버에서 웨이퍼 제조 프로세스를 개시하는 단계 ―제1 마이크로 센서 및 제2 마이크로 센서가 프로세스 챔버 내에 배치되고, 제1 마이크로 센서의 제1 감지 층 및 제2 마이크로 센서의 제2 마스크 층이 챔버 볼륨에 노출됨―; 에천트에 의해 제1 마이크로 센서의 제1 감지 층 상의 제1 센서 표면을 에칭하는 단계; 및 제2 마이크로 센서의 제2 감지 층 상의 제2 센서 표면을 챔버 볼륨에 노출시키기 위해, 제2 마이크로 센서의 제2 마스크 층을 박리(strip)하는 단계를 포함하는 방법일 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버 내에 제3 마이크로 센서가 배치되고, 제3 마이크로 센서의 제3 마스크 층은 챔버 볼륨에 노출되고, 제3 마스크 층은 제2 마스크 층보다 두꺼울 수 있다.
[0009] In one embodiment, micro sensors include mask layers with different materials susceptible to etching by different etchants. That is, the first mask layer covering the first sensing layer may be different from the second mask layer covering the second sensing layer. For example, the first mask layer may include an oxide and the second mask layer may include a nitride. Thus, an etchant that attacks oxides can be used to remove the first mask layer and expose the first sense layer, and an etchant that attacks nitrides can be applied to remove the second mask layer and expose the second sense layer. there is. Thus, removal of the first mask layer may cause the first sense layer to be exposed at a different time than the second sense layer, such that the sense layers may be independently and selectively exposed to be sensed at different times in the wafer fabrication process. do.
Embodiments provide for initiating a wafer fabrication process in a process chamber having a chamber volume, wherein a first micro sensor and a second micro sensor are disposed within the process chamber, wherein a first sensing layer of the first micro sensor and a second micro sensor the second mask layer is exposed to the chamber volume; etching the first sensor surface on the first sensing layer of the first micro sensor with an etchant; and stripping the second mask layer of the second micro sensor to expose a second sensor surface on the second sensing layer of the second micro sensor to the chamber volume. In one embodiment, a third micro sensor is disposed within the process chamber, a third mask layer of the third micro sensor is exposed to the chamber volume, and the third mask layer may be thicker than the second mask layer.

[0010] 상기 요약은 모든 양상들의 완전한 리스트를 포함하지는 않는다. 상기에 요약된 다양한 양상들의 모든 적합한 조합들뿐만 아니라, 하기의 상세한 설명에 개시되고 특히 본 출원과 함께 청구된 청구범위에서 지적되는 것들로부터 실시될 수 있는 모든 시스템들 및 방법들이 포함되는 것으로 고려된다. 그러한 조합들은 상기 요약에서 구체적으로 기재되지 않은 특정 이점들을 갖는다.[0010] The above summary does not include an exhaustive list of all aspects. It is contemplated to include all systems and methods that may be practiced from those disclosed in the detailed description that follows and particularly pointed out in the claims in conjunction with the present application, as well as all suitable combinations of the various aspects summarized above. . Such combinations have certain advantages not specifically described in the above summary.

[0011] 도 1은 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 도면이다.
[0012] 도 2는 일 실시예에 따른 입자 모니터링 디바이스의 도면이다.
[0013] 도 3은 일 실시예에 따른 입자 모니터링 디바이스의 단면도이다.
[0014] 도 4는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 툴 상에 장착된 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도이다.
[0015] 도 5는 일 실시예에 따른, 입자 모니터링 디바이스 또는 웨이퍼 프로세싱 툴의 전자 회로의 블록도의 도면이다.
[0016] 도 6은 일 실시예에 따른, 선택적으로 노출 가능한 감지 층들을 포함하는 적층 구조들을 갖는 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도이다.
[0017] 도 7은 일 실시예에 따른, 선택적으로 노출 가능한 감지 층들 위에 블랭킷 마스크 층을 갖는 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도이다.
[0018] 도 8은 일 실시예에 따른, 선택적으로 노출 가능한 감지 층들 위에 상이한 재료들의 마스크 층들을 갖는 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도이다.
[0019] 도 9는 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로 센서의 사시도이다.
[0020] 도 10은 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로 센서의 사시도이다.
[0021] 도 11은 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로 센서의, 도 10의 선 A-A를 따라 절취한 단면도이다.
[0022] 도 12는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템의 트랜지스터 센서 유형의 마이크로 센서의 개략도이다.
[0023] 도 13은 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로-공진기 유형의 마이크로 센서의 개략도이다.
[0024] 도 14는 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 광 센서 유형의 마이크로 센서의 개략도이다.
[0025] 도 15는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들을 리프레시하는 방법의 동작들을 나타내는 흐름도의 도면이다.
[0026] 도 16a 내지 도 16c는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들을 리프레시하는 방법의 동작들을 도시하는 단면도들이다.
[0027] 도 17은 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들을 리프레시하는 방법의 동작들을 나타내는 흐름도의 도면이다.
[0028] 도 18a 내지 도 18f는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들을 리프레시하는 방법의 동작들을 도시하는 단면도들이다.
[0029] 도 19는 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템의 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
1 is a diagram of a wafer processing system according to one embodiment;
2 is a diagram of a particle monitoring device according to an embodiment;
3 is a cross-sectional view of a particle monitoring device according to an embodiment.
4 is a cross-sectional view of several micro sensors mounted on a wafer processing tool, according to one embodiment.
5 is a diagram of a block diagram of an electronic circuit of a particle monitoring device or wafer processing tool, according to one embodiment.
6 is a cross-sectional view of several micro sensors having stacked structures including selectively exposable sensing layers, according to one embodiment.
7 is a cross-sectional view of several micro sensors with a blanket mask layer over selectively exposable sensing layers, according to one embodiment.
8 is a cross-sectional view of several micro sensors with mask layers of different materials over selectively exposable sensing layers, according to one embodiment.
9 is a perspective view of a micro sensor of a wafer processing system according to an embodiment.
10 is a perspective view of a micro sensor of a wafer processing system according to an embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 10 of a micro sensor of a wafer processing system according to one embodiment;
12 is a schematic diagram of a micro sensor of the transistor sensor type of a wafer processing system, according to one embodiment.
13 is a schematic diagram of a micro-resonator type micro sensor of a wafer processing system, according to one embodiment.
14 is a schematic diagram of a micro sensor of the optical sensor type of a wafer processing system according to one embodiment;
15 is a diagram of a flow diagram illustrating operations of a method of refreshing micro sensors of a wafer processing equipment, according to one embodiment.
16A-16C are cross-sectional views illustrating operations of a method of refreshing micro sensors of a wafer processing equipment, according to an embodiment.
17 is a diagram of a flow diagram illustrating operations of a method of refreshing micro sensors of a wafer processing equipment, according to one embodiment.
18A-18F are cross-sectional views illustrating operations of a method of refreshing micro sensors of a wafer processing equipment, according to an embodiment.
19 is a block diagram of an exemplary computer system of a wafer processing system, according to one embodiment.

[0030] 입자 검출, 에칭/증착 레이트 모니터링, 또는 웨이퍼 제조 프로세스의 다른 제조 또는 제어에 사용되는 디바이스들 및 방법들이 다양한 실시예들에 따라 설명된다. 하기의 설명에서, 다수의 특정 상세사항들이 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 기술되어 있다. 당업자에게는, 실시예들이 이러한 특정 상세사항들 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 불필요하게 실시예들을 불명료하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 양상들은 상세하게 설명되지 않는다. 또한, 첨부된 도면들에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현들이며, 반드시 축척대로 도시된 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.[0030] Devices and methods used for particle detection, etch/deposition rate monitoring, or other fabrication or control of a wafer fabrication process are described in accordance with various embodiments. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the embodiments. It will be apparent to one skilled in the art that the embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known aspects have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the embodiments. Also, it should be understood that the various embodiments shown in the accompanying drawings are illustrative representations and are not necessarily drawn to scale.

[0031] 재료 증착 및 제거를 측정하기 위한 기존의 기술들은 웨이퍼 제조 프로세스의 실시간 측정 및 제어를 제공하지 않거나, 증착/제거를 직접적으로 측정하기보다는 이차 팩터와의 상관관계에 기초하여 재료 증착/제거의 추정치를 제공한다. 예를 들어, 타원계는 필름 두께를 측정하는 데 사용될 수 있지만, 타원계는 주기적 모니터이기 때문에, 타원계는 정상적인 생산 런(run)들에 대한 증착/제거 레이트의 실시간 편위들(excursions) 또는 드리프트들(drifts)을 검출할 수 없다. 또한, RF 정합 포지션들 또는 플라즈마의 가스 농도들과 같은 이차 팩터들을 측정하기 위해 웨이퍼 프로세싱 툴의 프로세스 챔버에 설치된 센서들은 관심있는 변수(증착/제거 레이트들)를 직접 측정하지 않으며, 그러한 측정들은 플라즈마를 갖지 않는 챔버들에서 보다 어려운 일이 된다.[0031] Existing techniques for measuring material deposition and removal do not provide real-time measurement and control of the wafer fabrication process, or material deposition/removal based on correlation with a second factor rather than directly measuring deposition/removal. provides an estimate of For example, an ellipsometer can be used to measure film thickness, but since the ellipsometer is a periodic monitor, the ellipsometer can detect real-time excursions or drifts in deposition/removal rate over normal production runs. Drifts cannot be detected. Also, sensors installed in the process chamber of a wafer processing tool for measuring secondary factors such as RF matching positions or gas concentrations of the plasma do not directly measure the variable of interest (deposition/removal rates), and such measurements do not This becomes more difficult in chambers that do not have

[0032] 모든 압력 체계들(pressure regimes)에서, 예를 들어 진공 상태들 하에서, 그리고 무플라즈마 상태들(plasma-less conditions) 하에서 재료 증착 또는 재료 제거를 측정하기 위한 마이크로 센서들을 갖는 웨이퍼 프로세싱 장비가 하기에서 설명된다. 예를 들어, 프로세스 챔버 상에 장착된 마이크로 센서는 센서 표면을 포함할 수 있고, 마이크로 센서의 파라미터, 예를 들어 커패시턴스는 재료가 센서 표면 상에 증착되거나 센서 표면으로부터 제거될 때 변화할 수 있다. 따라서, 재료 증착 또는 제거 양들 또는 레이트들의 실시간 측정뿐만 아니라, 그러한 양들 또는 레이트들의 균일성(uniformity)이 모니터링되고, 웨이퍼 프로세싱 시스템에 의해 수행되는 웨이퍼 제조 프로세스를 제어하는 데 사용될 수 있다.[0032] Wafer processing equipment with micro sensors for measuring material deposition or material removal in all pressure regimes, eg under vacuum conditions, and under plasma-less conditions It is described below. For example, a micro sensor mounted on a process chamber may include a sensor surface, and a parameter of the micro sensor, eg, capacitance, may change as material is deposited on or removed from the sensor surface. Accordingly, real-time measurements of material deposition or removal quantities or rates, as well as uniformity of such quantities or rates, can be monitored and used to control the wafer fabrication process performed by the wafer processing system.

[0033] 웨이퍼 제조 프로세스들의 실시간 측정에 사용되는 마이크로 센서들은 시간 경과에 따라 변화할 것이다. 보다 상세하게는, 설계에 의해, 센서 표면이 에칭에 의해 제거(또는 증착에 의해 성장)될 수 있고 거칠어질 수 있고, 센서 표면의 표면적이 변화할 수 있고, 센서 표면이 산화될 수 있는 식이다. 이러한 변화들은 마이크로 센서의 감도에 영향을 미칠 수 있고, 마이크로 센서의 신뢰성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서는 수십 회의 웨이퍼 프로세싱 사이클들 후에 신뢰성을 상실하여, 프로세스 챔버를 개방하여 마이크로 센서를 세정 또는 교체할 필요가 있을 수 있다. 그러나, 그러한 마이크로 센서의 리프레시(refreshing)는 웨이퍼 제조 프로세스의 프로세스 흐름을 중단시킬 수 있으며, 그에 따라, 웨이퍼 제조 프로세스를 중지시키지 않고서, 마이크로 센서들이 열화될 때 웨이퍼 프로세싱 장비의 감지 능력을 연장시킬 필요성이 있다.[0033] Microsensors used for real-time measurements of wafer fabrication processes will change over time. More specifically, by design, the sensor surface can be removed by etching (or grown by deposition) and roughened, the surface area of the sensor surface can be changed, the sensor surface can be oxidized, and so on. . These changes may affect the sensitivity of the micro-sensor and reduce the reliability of the micro-sensor. For example, the micro sensor may lose reliability after tens of wafer processing cycles, requiring the process chamber to be opened to clean or replace the micro sensor. However, refreshing such microsensors can disrupt the process flow of the wafer fabrication process, and thus the need to extend the sensing capability of wafer processing equipment when microsensors deteriorate without stopping the wafer fabrication process. There is this.

[0034] 일 양상에서, 웨이퍼 프로세싱 장비는 상이한 마이크로 센서가 열화된 마이크로 센서를 대체할 수 있게 하도록 선택적으로 노출 가능한 마이크로 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 마이크로 센서는 개재된 마스크 층들에 의해 분리된 감지 층들의 몇 개의 층들을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 감지 층이 열화된 후에, 감지 층 및 하나 이상의 개재된 마스크 층들은 활성 동작을 위해 하부 감지 층을 노출시키도록 제거될 수 있다. 대안적으로, 몇 개의 측방향으로 분리된 감지 층들은 가변 두께를 갖는 블랭킷 마스크 층에 의해 덮일 수 있다. 따라서, 블랭킷 마스크 층은 각각의 감지 층들 위에 놓인 블랭킷 마스크 층의 두께에 기초하여 감지 층들을 순차적으로 노출시키도록 에칭될 수 있다. 예를 들어, 블랭킷 마스크 층이 제거됨에 따라, 제1 두께의 재료 아래의 제1 감지 층이 노출될 수 있고, 이어서 얼마 후에 제1 두께보다 큰 제2 두께의 재료 아래의 제2 감지 층이 노출될 수 있다. 열화된 감지 층들을 대체하기 위한 새로운 감지 층들의 선택적인 노출을 허용하는 센서 방식들을 사용하게 되면, 웨이퍼 프로세싱 장비의 수명연장, 및 보다 상세하게는 센서 유지보수를 위해 프로세스 챔버를 개방할 필요가 있기 전에 달성 가능한 웨이퍼 제조 프로세스의 웨이퍼 프로세싱 사이클들의 수가 증가될 수 있다.In an aspect, wafer processing equipment may include selectively exposable micro sensors to allow a different micro sensor to replace a degraded micro sensor. For example, each micro sensor may include several layers of sensing layers separated by intervening mask layers. Accordingly, after the first sense layer is degraded, the sense layer and one or more intervening mask layers may be removed to expose the underlying sense layer for active operation. Alternatively, several laterally separated sensing layers may be covered by a blanket mask layer having a variable thickness. Accordingly, the blanket mask layer may be etched to sequentially expose the sensing layers based on the thickness of the blanket mask layer overlying the respective sensing layers. For example, as the blanket mask layer is removed, a first sensing layer below a first thickness of material may be exposed, and then after some time a second sensing layer below a second thickness of material greater than the first thickness is exposed. can be The use of sensor approaches that allow selective exposure of new sensing layers to replace degraded sensing layers will increase the lifetime of wafer processing equipment and, more specifically, the need to open the process chamber for sensor maintenance. The number of wafer processing cycles of a previously achievable wafer fabrication process may be increased.

[0035] 후술되는 웨이퍼 프로세싱 시스템들 및 방법들은 재료들이 기판에 증착되거나 기판으로부터 제거되는 임의의 폼 팩터(form factor) 또는 프로세스에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼 프로세싱 시스템들 및 방법들이 집적 회로들의 제조를 위한 웨이퍼 프로세싱과 관련하여 설명되지만, 디바이스들 및 방법들은 또한 전자 산업에서의 디스플레이들 및/또는 태양광 산업에서의 광전지들과 같은 다른 기술들에서 사용하도록 적응될 수 있다.It will be appreciated that the wafer processing systems and methods described below may be used in any form factor or process in which materials are deposited on or removed from a substrate. More specifically, while wafer processing systems and methods are described in the context of wafer processing for the manufacture of integrated circuits, the devices and methods are also described in the context of displays in the electronics industry and/or photovoltaic cells in the solar industry. It may be adapted for use in other technologies.

[0036] 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 도면이 도시되어 있다. 웨이퍼 프로세싱 시스템(100)은 통신 링크(communication link)(106)에 의해 컴퓨터 시스템(104)에 통신 가능하게 결합된 웨이퍼 프로세싱 툴(102)을 포함할 수 있다. 통신 링크(106)는 유선 또는 무선 연결일 수 있고, 즉, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 컴퓨터 시스템(104)과 직접적으로 또는 무선으로 통신할 수 있다. 데이터는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 및/또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 내의 디바이스로부터 통신 링크(106)에 의해 전달될 수 있지만, 일부 실시예에서는, 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 내의 디바이스가 패시브 디바이스(passive device)일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 즉, 디바이스는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 의해 프로세싱될 수 있고, 변화를 겪을 수 있으며, 이 변화는 디바이스가 웨이퍼 프로세싱 툴(102)로부터 꺼내진 후에 측정될 수 있다. 이것은, 후술되는 바와 같이, 예를 들어 입자 검출 툴 또는 에칭/증착 모니터링 툴의 특징일 수 있다.1 , there is shown a diagram of a wafer processing system according to one embodiment. The wafer processing system 100 may include a wafer processing tool 102 communicatively coupled to a computer system 104 by a communication link 106 . The communication link 106 may be a wired or wireless connection, ie, the wafer processing tool 102 may communicate with the computer system 104 directly or wirelessly. Data may be communicated by communication link 106 from wafer processing tool 102 and/or devices within wafer processing tool 102 , although in some embodiments, devices within wafer processing tool 102 are passive devices. device) may be understood. That is, the device may be processed by the wafer processing tool 102 and may undergo a change, which may be measured after the device is removed from the wafer processing tool 102 . This may be a feature of, for example, a particle detection tool or an etch/deposition monitoring tool, as described below.

[0037] 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 하나 이상의 로드록들(112)에 의해 팩토리 인터페이스(110)에 물리적으로 연결된 버퍼 챔버(buffer chamber)(108)를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세스 챔버들(114)은 하나 이상의 각각의 로드록들(112)에 의해 버퍼 챔버(108)에 물리적으로 연결될 수 있다. 버퍼 챔버(108)는 프로세스 챔버들(114) 내의 프로세스 압력들보다 높은 압력일지라도, 저압으로 유지되는, 프로세스 챔버들(114)의 각각의 볼륨들보다 큰 중간 볼륨으로서 작용할 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼, 예를 들어 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)는 반도체 디바이스들의 제조 동안에 진공 상태들 하에서 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 챔버들 사이에서 이동될 수 있다. 그러한 이동은 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 내에 포함된 다양한 디바이스들, 예를 들어 로봇들, 로봇 아암들(robotic arms), 셔틀(shuttles) 등에 의해 가능해질 수 있다.The wafer processing tool 102 may include a buffer chamber 108 physically coupled to the factory interface 110 by one or more loadlocks 112 . Also, one or more process chambers 114 may be physically coupled to the buffer chamber 108 by one or more respective loadlocks 112 . The buffer chamber 108 may act as an intermediate volume greater than the respective volumes of the process chambers 114 , maintained at a low pressure, albeit at a pressure higher than the process pressures within the process chambers 114 . Accordingly, a semiconductor wafer, eg, a silicon wafer, may be moved between chambers of the wafer processing tool 102 under vacuum conditions during fabrication of semiconductor devices. Such movement may be facilitated by various devices included within the wafer processing tool 102 , such as robots, robotic arms, shuttles, and the like.

[0038] 다양한 제조 동작들이 프로세스 챔버들(114)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세스 챔버(114)는 에칭 챔버, 증착 챔버, 반도체 리소그래피 툴(semiconductor lithography tool)의 챔버, 또는 임의의 다른 반도체 프로세스 챔버일 수 있다. 이와 같이, 프로세스 챔버(114)는 진공 상태들, 대기 상태들, 또는 임의의 다른 압력 체계 하에서 웨이퍼 제조 프로세스를 수행하는 데 사용될 수 있다.Various manufacturing operations may be performed in the process chambers 114 . For example, the at least one process chamber 114 may be an etch chamber, a deposition chamber, a chamber of a semiconductor lithography tool, or any other semiconductor process chamber. As such, the process chamber 114 may be used to perform a wafer fabrication process under vacuum conditions, atmospheric conditions, or any other pressure regime.

[0039] 다양한 압력 체계들에 부가하여, 프로세스 챔버들(114)은 또한 상이한 에너지 상태들을 갖는 제조 프로세스들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버(114)는 플라즈마를 포함하지 않는 라디칼-구동 에칭 챔버(radical-driven etch chamber) 또는 증착 챔버일 수 있다. 즉, 프로세스 챔버(114)는 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 플라즈마가 없을 수 있다. 대안적으로, 프로세스 챔버(114)는 플라즈마-기반 에칭 또는 증착 챔버일 수 있다.[0039] In addition to various pressure regimes, process chambers 114 may also be used to perform manufacturing processes having different energy states. For example, the process chamber 114 may be a radical-driven etch chamber or deposition chamber that does not contain a plasma. That is, the process chamber 114 may be free of plasma during the wafer fabrication process. Alternatively, the process chamber 114 may be a plasma-based etching or deposition chamber.

[0040] 웨이퍼 제조 프로세스 동안에, 반도체 웨이퍼는 로드록(112)을 통해 버퍼 챔버(108)로부터 프로세스 챔버들(114) 중 하나 내로 이송될 수 있다. 프로세스 챔버들(114)은, 예를 들어 진공 펌프 및/또는 터보 펌프(turbo pump)(도 4)를 사용하여, 진공 상태로 낮아진 챔버 압력을 가질 수 있다. 본 설명의 맥락에서, 진공 상태는 0.5 atm 미만의 임의의 압력일 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(114) 내의 진공 상태는, 프로세스 챔버(114)가 버퍼 챔버(108)의 압력 미만, 예를 들어 100 밀리토르(millitorr) 미만인 챔버 압력을 갖는 경우에 존재한다. 따라서, 프로세스 챔버(114)에서 수행되는 제조 동작은 진공 상태들 하에서 실행될 수 있다.During a wafer fabrication process, a semiconductor wafer may be transferred from the buffer chamber 108 into one of the process chambers 114 via a loadlock 112 . The process chambers 114 may have the chamber pressure lowered to a vacuum using, for example, a vacuum pump and/or a turbo pump ( FIG. 4 ). In the context of this description, a vacuum can be any pressure less than 0.5 atm. In one embodiment, a vacuum within the process chamber 114 exists when the process chamber 114 has a chamber pressure that is less than the pressure of the buffer chamber 108 , for example less than 100 millitorr. Accordingly, the manufacturing operation performed in the process chamber 114 may be performed under vacuum conditions.

[0041] 하나 이상의 입자들이 프로세스 챔버(114)에서 수행되는 제조 동작 동안에 발생될 수 있다. 예를 들어, 입자는, 특정 동작이 일어날 때, 예를 들어 로드록(112)의 밸브가 개방될 때, 로드록 도어(load lock door)가 로킹될 때, 리프트 핀들(lift pins)이 움직일 때, 또는 임의의 다른 툴 동작이 일어날 때, 프로세스 챔버(114) 내로 방출되는 금속성 또는 비금속성 입자일 수 있다. 방출된 입자들은 반도체 웨이퍼 상에 내려앉을 수 있으며, 입자의 내려앉은 위치 및 시간은 입자 오염 소스에 대응할 수 있다. 예를 들어, 입자는 로드록(112)에 보다 근접한 반도체 웨이퍼 상에, 그리고 로드록(112)이 폐쇄되는 시간에 내려앉을 수 있고, 이는 로드록(112)의 구성요소 및/또는 로드록(112)의 작동이 입자의 소스라는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 입자가 반도체 웨이퍼 상에 내려앉는 위치 및 시간에 관한 정보를 제공하는 입자 모니터링이 입자 오염 소스를 결정하는 데 유용할 수 있다는 것을 알 수 있다.One or more particles may be generated during a manufacturing operation performed in the process chamber 114 . For example, the particles may become active when a certain action occurs, for example when the valve of the load lock 112 is opened, when the load lock door is locked, when the lift pins move. , or any other tool operation, may be metallic or non-metallic particles that are released into the process chamber 114 when they occur. The ejected particles may settle on the semiconductor wafer, and the location and time of deposition of the particles may correspond to the source of particle contamination. For example, particles may land on a semiconductor wafer closer to the loadlock 112 and at the time the loadlock 112 is closed, which may cause components of the loadlock 112 and/or the loadlock ( 112) may indicate that the operation is a source of particles. Thus, it can be seen that particle monitoring, which provides information about where and when particles settle on a semiconductor wafer, can be useful in determining the source of particle contamination.

[0042] 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 입자 모니터링 디바이스의 도면이 도시되어 있다. 입자 모니터링 디바이스(200)는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 챔버들, 예를 들어 버퍼 챔버(108) 및/또는 프로세스 챔버들(114) 사이에서 이동되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 입자 모니터링 디바이스(200)는 전체 폼 팩터 및/또는 반도체 웨이퍼와 동일한 재료 및 형상을 갖는 웨이퍼 기판(202)을 포함할 수 있다. 즉, 웨이퍼 기판(202)은 반도체 재료, 예를 들어 결정질 실리콘 재료로 적어도 부분적으로 구성될 수 있다. 또한, 웨이퍼 기판(202)은, 본질적으로 디스크형인 웨이퍼 폼 팩터를 가질 수 있고, 직경(206)을 갖는 지지 표면(204)을 포함한다. 지지 표면(204)은 디스크의 상부 표면일 수 있고, 웨이퍼 기판(202)의 하부 표면(도시되지 않음)은 지지 표면(204)으로부터 두께(208)만큼 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 기판(202)의 웨이퍼 폼 팩터는 95 내지 455 ㎜의 직경(206)을 포함하며, 예를 들어, 직경(206)은 명목상 100 ㎜, 300 ㎜ 또는 450 ㎜일 수 있다. 또한, 웨이퍼 기판(202)의 웨이퍼 폼 팩터는 1 ㎜ 미만, 예를 들어 525 ㎛, 775 ㎛ 또는 925 ㎛의 두께(208)를 포함할 수 있다. 두께(208)는 또한 1 ㎜보다 클 수 있으며, 예를 들어 수 밀리미터 내지 10 ㎜일 수 있다. 따라서, 입자 모니터링 디바이스(200)는 용이하게 이용 가능한 웨이퍼 재료들 및 전형적인 웨이퍼 제조 프로세스들 및 장비를 사용하여 제조될 수 있으며, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 의해 프로세싱될 때 본질적으로 반도체 웨이퍼를 시뮬레이션할 수 있다.Referring to FIG. 2 , there is shown a diagram of a particle monitoring device according to one embodiment. The particle monitoring device 200 may be configured to be moved between chambers of the wafer processing tool 102 , for example, the buffer chamber 108 and/or the process chambers 114 . For example, the particle monitoring device 200 may include a wafer substrate 202 having the same overall form factor and/or material and shape as a semiconductor wafer. That is, the wafer substrate 202 may be at least partially composed of a semiconductor material, for example, a crystalline silicon material. Further, the wafer substrate 202 may have an essentially disk-shaped wafer form factor and includes a support surface 204 having a diameter 206 . The support surface 204 may be the upper surface of the disk, and the lower surface (not shown) of the wafer substrate 202 may be spaced from the support surface 204 by a thickness 208 . In one embodiment, the wafer form factor of the wafer substrate 202 includes a diameter 206 between 95 and 455 mm, for example, the diameter 206 may be nominally 100 mm, 300 mm or 450 mm. Further, the wafer form factor of the wafer substrate 202 may include a thickness 208 of less than 1 mm, for example 525 μm, 775 μm, or 925 μm. The thickness 208 may also be greater than 1 mm, for example a few millimeters to 10 mm. Accordingly, the particle monitoring device 200 may be fabricated using readily available wafer materials and typical wafer fabrication processes and equipment, and will essentially simulate a semiconductor wafer when processed by the wafer processing tool 102 . can

[0043] 입자 모니터링 디바이스(200)는 사전결정된 위치들에서 지지 표면(204) 상에 장착된 몇 개의 마이크로 센서들을 포함할 수 있다. 마이크로 센서들은 후술되는 마이크로 센서 유형들 중 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)은 대응하는 마스크 층들에 의해 덮인 각각의 감지 층들을 포함할 수 있다. 마이크로 센서들(210)은 각각의 파라미터들을 포함할 수 있고, 각각의 감지 층들 상의 각각의 센서 표면들을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 파라미터들은 재료가 각각의 센서 표면들 상에 증착되거나 각각의 센서 표면들로부터 제거될 때 변화할 수 있다. 다수의 마이크로 센서들(210), 예를 들어 수천 개 내지 수백만 개의 마이크로 센서들이 지지 표면(204) 상에 장착될 수 있다. 각각의 마이크로 센서(210)는 알려진 위치를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서(212)는 제1 위치에 위치될 수 있고, 제2 마이크로 센서(214)는 제2 위치에 위치될 수 있다. 제2 위치는, 제1 위치에 대해 또는 입자 모니터링 디바이스(200) 상의 어떠한 다른 기준점에 대해 알려진 포지션을 가질 수 있다.The particle monitoring device 200 may include several micro sensors mounted on the support surface 204 at predetermined locations. The micro sensors may be one or more of the micro sensor types described below. For example, the micro sensors 210 may include respective sensing layers covered by corresponding mask layers. The micro sensors 210 may include respective parameters and may include respective sensor surfaces on respective sensing layers. Accordingly, respective parameters may change as material is deposited on or removed from respective sensor surfaces. A number of micro sensors 210 may be mounted on the support surface 204 , for example thousands to millions of micro sensors. Each micro sensor 210 may have a known location. For example, the first micro-sensor 212 may be located at a first position, and the second micro-sensor 214 may be located at a second position. The second location may have a known position relative to the first location or to some other reference point on the particle monitoring device 200 .

[0044] 마이크로 센서들(210)은 지지 표면(204)에 걸쳐서 랜덤하게 분포될 수 있거나, 사전결정된 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 마이크로 센서들(210)은 지지 표면(204)에 걸쳐 램덤하게 분포된 것처럼 보이지만, 그들의 절대 또는 상대 위치들이 사전결정되고 알려져 있을 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 센서들(210)은 사전결정된 패턴, 예를 들어 격자 패턴(grid pattern), 동심원 패턴, 나선형 패턴 등으로 배열된다. 그러한 패턴들은 입자 모니터링 디바이스(200)의 지지 표면(204) 상의 정확한 위치들에 마이크로 센서들(210)을 형성하기 위해, 알려진 에칭 프로세스들을 사용하여 달성될 수 있다.The micro sensors 210 may be randomly distributed over the support surface 204 , or may be arranged in a predetermined pattern. For example, the micro sensors 210 shown in FIG. 2 appear to be randomly distributed over the support surface 204 , although their absolute or relative positions may be predetermined and known. In one embodiment, the micro sensors 210 are arranged in a predetermined pattern, eg, a grid pattern, concentric circle pattern, spiral pattern, or the like. Such patterns may be achieved using known etching processes to form the micro sensors 210 at precise locations on the support surface 204 of the particle monitoring device 200 .

[0045] 일 실시예에서, 마이크로 센서들(210)은 지지 표면(204)의 표면적의 대부분에 걸쳐 퍼져 있다. 예를 들어, 마이크로 센서 어레이의 최외측 마이크로 센서들(210)을 통해 그려진 외부 프로파일은 지지 표면(204)의 표면적의 적어도 절반인 어레이 영역을 묘사할 수 있다. 일 실시예에서, 어레이 영역은 지지 표면(204)의 표면적의 적어도 75%, 예를 들어 표면적의 90% 초과이다.In one embodiment, the micro sensors 210 are spread over a majority of the surface area of the support surface 204 . For example, an outer profile drawn through the outermost micro sensors 210 of a micro sensor array may depict an array area that is at least half the surface area of the support surface 204 . In one embodiment, the array area is at least 75% of the surface area of the support surface 204 , eg, greater than 90% of the surface area.

[0046] 입자 모니터링 디바이스(200)의 마이크로 센서들(210)은 하나 이상의 전기 커넥터를 통해 서로 또는 다른 회로와 상호연결될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)은 지지 표면(204) 위로 연장되는 전기 트레이스(electrical trace)(216)에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 몇 개의 마이크로 센서들(210)은 각각의 전기 트레이스들(216)에 의해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전기적 연결들이 마이크로 센서들(210) 사이에서 이루어질 수 있거나, 마이크로 센서들(210)이 전기 트레이스들, 전기 리드들(electrical leads), 비아들(vias) 및 다른 알려진 유형들의 전기 커넥터들을 사용하여 웨이퍼 전자기기, 즉 전자 회로(218)에 연결될 수 있다.The micro sensors 210 of the particle monitoring device 200 may be interconnected with each other or other circuitry via one or more electrical connectors. For example, the micro sensors 210 may be connected in series by an electrical trace 216 extending over the support surface 204 . Alternatively or additionally, several micro sensors 210 may be electrically connected in parallel by respective electrical traces 216 . Accordingly, electrical connections may be made between the micro sensors 210 , or the micro sensors 210 may use electrical traces, electrical leads, vias, and other known types of electrical connectors. Thus, it can be connected to the wafer electronics, that is, the electronic circuit 218 .

[0047] 입자 모니터링 디바이스(200)의 각각의 마이크로 센서(210)는 입자가 센서와 상호작용할 때 주어진 파라미터의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서(210)는 후술되는 바와 같은 용량성 마이크로 센서(capacitive micro sensor)를 포함할 수 있고, 재료가 마이크로 센서(210)의 센서 표면 상에 증착되거나 센서 표면으로부터 제거될 때 변화하는 커패시턴스를 가질 수 있다. 따라서, 마이크로 센서(210)가 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 챔버, 예를 들어 프로세스 챔버(114) 내의 입자를 수용할 때 커패시턴스가 변화할 수 있다. 여기서, "수용하다"라는 용어는 커패시턴스에 영향을 미치는, 입자와 마이크로 센서(210) 사이의 상호작용을 나타낸다. 입자 모니터링 디바이스(200)는 후술되는 바와 같이 다른 마이크로 센서 유형들을 포함할 수 있으며, 그에 따라 입자가 그러한 마이크로 센서들에 의해 수용될 때 다른 파라미터가 감지될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 파라미터는, 후술되는 바와 같이, 입자가 마이크로 센서 상에 내려앉거나, 마이크로 센서의 근방 또는 그를 통해 통과하거나, 마이크로 센서에 충돌할 때 변화하는 마이크로 센서의 전압, 전류 또는 다른 물리적 또는 전기적 특성일 수 있다. 당업자라면, 본 설명을 읽을 때 다른 입자-센서 상호작용들이 이해될 것이다.Each micro sensor 210 of the particle monitoring device 200 may be configured to detect a change in a given parameter when the particle interacts with the sensor. For example, the micro sensor 210 may include a capacitive micro sensor as described below, which changes when material is deposited on or removed from the sensor surface of the micro sensor 210 . It can have a capacitance of Accordingly, the capacitance may change when the micro sensor 210 receives particles within a chamber of the wafer processing tool 102 , for example, the process chamber 114 . Here, the term “accommodates” refers to the interaction between the particle and the micro sensor 210 that affects the capacitance. It will be appreciated that the particle monitoring device 200 may include other micro sensor types as described below, such that other parameters may be sensed when a particle is received by such micro sensors. For example, a parameter may be a voltage, current, or other physical or other physical or It may be an electrical characteristic. Other particle-sensor interactions will be understood by one of ordinary skill in the art upon reading this description.

[0048] 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 입자 모니터링 디바이스의 단면도가 도시되어 있다. 마이크로 센서들(210)은 전형적인 반도체 웨이퍼의 로딩(loading) 및 프로세싱과 유사하게, 자동으로 시스템 내로 로딩되고 시스템 전체에 걸쳐 이동될 수 있는 웨이퍼 기판(202) 상에 패키징(packaging)될 수 있다. 따라서, 마이크로 센서들(210)은 생산 반도체 웨이퍼와 동일한 환경을 겪을 수 있다. 일 실시예에서, 몇 개의 마이크로 센서들(210)을 갖는 센서 층(sensor layer)(302)은 웨이퍼 기판(202)의 적어도 일부분을 덮는다. 따라서, 센서 층(302)의 마이크로 센서들(210)은 웨이퍼 기판(202)의 지지 표면(204) 상에 장착된다.Referring to FIG. 3 , there is shown a cross-sectional view of a particle monitoring device according to one embodiment. The micro sensors 210 may be packaged on a wafer substrate 202 that may be automatically loaded into and moved throughout the system, similar to the loading and processing of a typical semiconductor wafer. Accordingly, the micro sensors 210 may experience the same environment as a production semiconductor wafer. In one embodiment, a sensor layer 302 with several micro sensors 210 covers at least a portion of the wafer substrate 202 . Accordingly, the micro sensors 210 of the sensor layer 302 are mounted on the support surface 204 of the wafer substrate 202 .

[0049] 센서 층(302)은 후술되는 바와 같이 감지 층과 혼동되어서는 안된다. 보다 상세하게는, 센서 층(302)은 하나 이상의 마이크로 센서(210)가 배치되는 웨이퍼 프로세싱 장비의 층일 수 있는 반면, 감지 층은 에칭/증착 레이트, 가스 농도, 부산물 축적, 입자들 등을 검출하도록 주변 환경에 노출될 수 있는 개별 마이크로 센서(210)의 몇 개의 층들 중 하나일 수 있다.[0049] The sensor layer 302 should not be confused with a sensing layer, as described below. More specifically, the sensor layer 302 may be a layer of wafer processing equipment on which one or more micro sensors 210 are disposed, while the sensing layer is configured to detect etch/deposition rate, gas concentration, by-product build-up, particles, etc. It may be one of several layers of an individual micro-sensor 210 that may be exposed to the surrounding environment.

[0050] 입자 모니터링 디바이스(200)의 임의의 부분들은 표준의 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator; SOI) 기판들 또는 다른 유형들의 웨이퍼들의 스택(stack)으로 형성될 수 있다. 웨이퍼들은 웨이퍼 레벨(wafer level)에서, 즉 일체로 형성된 기능적 구성요소들을 갖는 개별 웨이퍼들의 본딩(bonding)으로 본딩될 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼들은 입자 모니터링 디바이스(200)를 형성하기 이전 또는 이후에 본딩된 개별 모듈들, 예를 들어 칩들(chips), 센서들 등을 가질 수 있다. 그러한 프로세스들은 SOI 기술의 사용을 허용하여 에칭 센서들, 고온 전자기기, 또는 입자 모니터링 디바이스(200)에 통합될 다른 모듈들/구성요소들을 최적화할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 프로세스들은 또한 후술되는 웨이퍼 프로세싱 장비의 일부분들, 예를 들어 웨이퍼 제조 프로세싱 장비의 마이크로 센서들(210)을 제조하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.Any portions of the particle monitoring device 200 may be formed from a stack of standard silicon on insulator (SOI) substrates or other types of wafers. Wafers may be bonded at the wafer level, ie by bonding individual wafers with integrally formed functional components. Alternatively, the wafers may have individual modules, eg, chips, sensors, etc., bonded before or after forming the particle monitoring device 200 . It will be appreciated that such processes may allow the use of SOI technology to optimize etch sensors, high temperature electronics, or other modules/components to be integrated into the particle monitoring device 200 . It will be appreciated that such processes may also be used to fabricate portions of wafer processing equipment described below, such as micro sensors 210 of wafer fabrication processing equipment.

[0051] 일 실시예에서, 웨이퍼 기판(202)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 내의 플라즈마에 의한 공격으로부터 입자 모니터링 디바이스(200)의 전자 회로(218)를 보호하도록 구성된다. 이와 같이, 웨이퍼 기판(202)은 상부 층(306)과 하부 층(308) 사이에 개재된 전자 회로(218), 예를 들어 웨이퍼 전자기기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 회로(218)는 전원(304), 예를 들어 박막 배터리(thin-film battery)를 포함할 수 있다. 박막 배터리는 실리콘의 층들(306, 308) 사이에 캡슐화될(encapsulated) 수 있으며, 그에 따라 2 개의 실리콘 웨이퍼들에 의해 상부 또는 하부로부터의 플라즈마 공격에 대해 보호될 수 있다. 또한, 전원(304)은 배리어 시일(barrier seal)(310)에 의해 측부들로부터의 플라즈마 공격에 대해 보호될 수 있다. 배리어 시일(310)은 전원(304) 주위에서 상부 층(306)과 하부 층(308) 사이에 개재될 수 있다. 보다 상세하게는, 배리어 시일(310)은 웨이퍼 기판(202)의 원주부 주위로 연장되어 전원(304)의 측부들을 둘러싸는 보호 벽을 형성할 수 있다. 따라서, 전원(304)은 웨이퍼 기판(202) 내에 캡슐화될 수 있다.In one embodiment, the wafer substrate 202 is configured to protect the electronic circuitry 218 of the particle monitoring device 200 from attack by a plasma within the wafer processing tool 102 . As such, wafer substrate 202 may include electronic circuitry 218 interposed between top layer 306 and bottom layer 308 , eg, wafer electronics. For example, the electronic circuit 218 may include a power source 304 , such as a thin-film battery. The thin film battery may be encapsulated between the layers 306 , 308 of silicon, thus being protected against plasma attack from the top or bottom by the two silicon wafers. Additionally, the power source 304 may be protected against plasma attack from the sides by a barrier seal 310 . A barrier seal 310 may be interposed between the top layer 306 and the bottom layer 308 around the power source 304 . More specifically, the barrier seal 310 may extend around a circumference of the wafer substrate 202 to form a protective wall surrounding the sides of the power source 304 . Accordingly, the power source 304 may be encapsulated within the wafer substrate 202 .

[0052] 전원(304)은 상부 층(306) 및/또는 센서 층(302) 내의 전자 회로(218)의 하나 이상의 구성요소들에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자 회로(218), 예를 들어 프로세서(processor), 메모리(memory) 또는 통신 전자기기와 같은 제어 전자기기가 웨이퍼 기판(202)의 상부 층(306)에 내장될 수 있다. 전원(304)은 입자 모니터링 디바이스(200)의 하나 이상의 층들을 통해 연장되는 실리콘 관통 비아들(through silicon via)과 같은 전기적 연결부들에 의해 상부 층(306) 내의 전자 회로(218)에 연결될 수 있다. 유사하게, 전원(304) 및/또는 상부 층(306) 내의 전자 회로(218), 예를 들어 프로세서는 전기 트레이스들 또는 전기 비아들에 의해 센서 층(302) 내의 마이크로 센서들(210)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전원(304)은 전자기기에 전력을 공급하기 위해 전자 회로(218)의 프로세서, 마이크로 센서들(210) 또는 다른 전자 회로(218)에 전기적으로 결합될 수 있다.The power source 304 may be electrically coupled to one or more components of the electronic circuitry 218 in the top layer 306 and/or the sensor layer 302 . For example, electronic circuitry 218 , eg, control electronics, such as a processor, memory, or communication electronics, may be embedded in the top layer 306 of the wafer substrate 202 . The power source 304 may be connected to the electronic circuitry 218 in the top layer 306 by electrical connections such as through silicon vias extending through one or more layers of the particle monitoring device 200 . . Similarly, the power source 304 and/or the electronic circuitry 218 in the top layer 306 , eg, a processor, electrically connects the micro sensors 210 in the sensor layer 302 by electrical traces or electrical vias. can be connected to Accordingly, the power source 304 may be electrically coupled to the processor, micro sensors 210 or other electronic circuitry 218 of the electronic circuitry 218 to power the electronic device.

[0053] 웨이퍼 프로세싱 툴(200) 및/또는 웨이퍼 프로세싱 장비의 일부 영역들의 물리적, 화학적 및 전기적 보호는 모듈 또는 칩 레벨에서 웨이퍼 기판들 상에 전자 회로(218)를 본딩한 후에 구성요소들을 캡핑(capping)함으로써 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 배터리들, 프로세서들, 센서들, 무선 통신 모듈들 등이 본딩된 후에, 예를 들어 배리어 층(312)에 의해 캡핑될 수 있다. 그러나, 일부 구성요소들은 웨이퍼 프로세싱 환경에 노출될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)은 후술되는 바와 같이 웨이퍼 프로세싱 툴(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 장비 상에 노출되어 에칭 및 증착 프로세스들을 모니터링할 수 있다.The physical, chemical and electrical protection of the wafer processing tool 200 and/or some areas of the wafer processing equipment caps the components after bonding the electronic circuitry 218 onto the wafer substrates at the module or chip level. capping) may be provided. For example, after batteries, processors, sensors, wireless communication modules, etc. are bonded, they may be capped, for example, by a barrier layer 312 . However, some components may be exposed to the wafer processing environment. For example, micro sensors 210 may be exposed on wafer processing tool 200 or wafer processing equipment to monitor etching and deposition processes, as described below.

[0054] 마이크로 센서들(210)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 내의 플라즈마에 노출될 수 있으며, 그에 따라 센서들은 결국 마모될 수 있다. 센서의 전체 수명을 연장시키기 위한 센서 방식들이 후술된다. 그럼에도 불구하고, 마이크로 센서들(210)이 재활용 가능하도록 그러한 마이크로 센서들을 패키징하는 것이 유리할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 센서들(210)의 패키징은 마이크로 센서(210)와 하부 기판 사이에 배리어 층(312)을 포함한다. 예를 들어, 입자 모니터링 디바이스(200)의 경우에, 배리어 층(312)은 마이크로 센서(210)와 웨이퍼 기판(202)의 지지 표면(204) 사이에 배치될 수 있다. 마이크로 센서(210)는 실리콘 관통 비아들과 같은 알려진 상호연결 기술을 사용하여 배리어 층(312)을 통해 웨이퍼 전자기기, 즉 전자 회로(218)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 전자기기와 센서들 사이의 배리어 층(312)은 재활용 동안에 전자기기를 보호할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서(210)는 박리제들(stripping agents), 즉 플라즈마, 가스 또는 액체 에천트에 의해 제거 가능할 수 있으며, 배리어 층(312)은 동일한 박리제에 의해 박리 가능하지 않을 수 있다. 즉, 배리어 층(312)은 가스 상 또는 액체 에천트와 같은 박리제에 대해 불투과성인 임의의 전도성 또는 절연성 재료일 수 있다. 따라서, 마이크로 센서들(210)이 그들의 유효 수명의 종료에 도달하면, 플라즈마는, 웨이퍼 기판(202)에 내장된 전자 회로(218)를 열화시키지 않으면서 센서 층(302)의 마이크로 센서들을 배리어 층(312)으로부터 박리하도록 인가될 수 있다. 유사하게, 마모된 센서들을 제거하기 위해 기계적 박리가 사용될 수 있다. 다음에, 완전히 새로운 입자 모니터링 디바이스(200)를 형성하는 것보다 낮은 비용으로 입자 모니터링 디바이스(200)를 개조하기 위해 새로운 세트의 마이크로 센서들(210)을 갖는 새로운 센서 층(302)이 배리어 층(312) 상에 형성될 수 있다.The micro sensors 210 may be exposed to plasma within the wafer processing tool 102 , such that the sensors may eventually wear out. Sensor methods for extending the overall lifetime of the sensor will be described below. Nevertheless, it may be advantageous to package the micro sensors 210 so that they are recyclable. In one embodiment, the packaging of the micro sensors 210 includes a barrier layer 312 between the micro sensor 210 and an underlying substrate. For example, in the case of particle monitoring device 200 , barrier layer 312 may be disposed between micro sensor 210 and support surface 204 of wafer substrate 202 . The micro sensor 210 may be electrically connected to the wafer electronics, ie, the electronic circuitry 218 , via the barrier layer 312 using known interconnection techniques, such as through-silicon vias. A barrier layer 312 between the control electronics and the sensors may protect the electronics during recycling. For example, the micro sensor 210 may be removable by stripping agents, ie, a plasma, gas or liquid etchant, and the barrier layer 312 may not be strippable by the same stripping agent. That is, barrier layer 312 can be any conductive or insulating material that is impermeable to a stripper, such as a gaseous or liquid etchant. Thus, when the microsensors 210 have reached the end of their useful life, the plasma can dislodge the microsensors of the sensor layer 302 as a barrier layer without degrading the electronic circuitry 218 embedded in the wafer substrate 202 . may be applied to peel from 312 . Similarly, mechanical peeling can be used to remove worn sensors. Next, a new sensor layer 302 with a new set of micro sensors 210 is applied as a barrier layer ( 312) may be formed.

[0055] 입자 모니터링 디바이스(200)의 구성요소들은 알려진 반도체 프로세스들 및 기술들을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 센서들과 전자 회로(218) 사이의 전기적 연결들은 실리콘 관통 비아들을 사용하여 배리어 층(312) 및/또는 웨이퍼 기판(202)을 통해 형성될 수 있다. 또한, 구성요소들은 알려진 기술들을 사용하여 입자 모니터링 디바이스(200)의 층들에 내장될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서(210)는 개별적으로 형성된 후에, 재활용 프로세스 동안에 플립 칩 기술(flip chip technology)을 사용하여 배리어 층(312) 상에 장착될 수 있다.The components of the particle monitoring device 200 may be formed using known semiconductor processes and techniques. For example, as described above, electrical connections between sensors and electronic circuitry 218 may be formed through barrier layer 312 and/or wafer substrate 202 using through-silicon vias. Further, components may be embedded in the layers of the particle monitoring device 200 using known techniques. For example, microsensors 210 may be individually formed and then mounted onto barrier layer 312 using flip chip technology during a recycling process.

[0056] 입자 모니터링 디바이스(200)에서의 마이크로 센서(210)의 구현예는 입자 검출을 위한 마이크로 센서들(210)을 사용하는 실시예를 나타낸다. 웨이퍼 제조 프로세싱 장비 및 방법들에서 마이크로 센서들(210)의 다른 용도들이 존재한다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상에 장착되어 에칭/증착 레이트를 검출 또는 측정할 수 있으며, 그러한 데이터는 웨이퍼 제조 프로세스, 예를 들어 에칭 또는 증착 프로세스를 제어하는 데 사용될 수 있다.The implementation of the micro sensor 210 in the particle monitoring device 200 represents an embodiment using the micro sensors 210 for particle detection. There are other uses of micro sensors 210 in wafer fabrication processing equipment and methods. For example, micro sensors 210 may be mounted on the wafer processing tool 102 to detect or measure an etch/deposition rate, such data being capable of controlling a wafer fabrication process, eg, an etching or deposition process. can be used to

[0057] 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 툴 상에 장착된 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도가 도시되어 있다. 웨이퍼(402), 예를 들어 반도체 재료의 웨이퍼 또는 입자 모니터링 디바이스(200)의 웨이퍼 기판(202)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 프로세스 챔버(114)에서 웨이퍼 제조 프로세스를 받을 수 있다. 웨이퍼(402)가 웨이퍼 프로세싱 툴(102)을 통해 이동함에 따라, 웨이퍼(402)는 상이한 압력 상태들을 겪을 수 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼(402)는 대기 상태들에서 팩토리 인터페이스(110) 내에 삽입될 수 있다. 다음에, 반도체 웨이퍼(402)가 팩토리 인터페이스(110)와 버퍼 챔버(108) 사이의 로드록(112) 내로 들어감에 따라, 로드록(112)은 120 밀리토르의 진공 상태로 될 수 있다. 다음에, 반도체 웨이퍼(402)는 로드록(112)으로부터 버퍼 챔버(108) 내로 통과될 수 있으며, 버퍼 챔버(108)의 압력은 100 밀리토르이다.Referring to FIG. 4 , there is shown a cross-sectional view of several micro sensors mounted on a wafer processing tool, according to one embodiment. A wafer 402 , for example a wafer of semiconductor material or a wafer substrate 202 of the particle monitoring device 200 , may be subjected to a wafer fabrication process in a process chamber 114 of a wafer processing tool 102 . As the wafer 402 moves through the wafer processing tool 102 , the wafer 402 may experience different pressure conditions. For example, the semiconductor wafer 402 may be inserted into the factory interface 110 in standby conditions. Next, as the semiconductor wafer 402 enters the loadlock 112 between the factory interface 110 and the buffer chamber 108 , the loadlock 112 may be brought to a vacuum of 120 milliTorr. The semiconductor wafer 402 may then be passed from the loadlock 112 into the buffer chamber 108, where the pressure of the buffer chamber 108 is 100 milliTorr.

[0058] 웨이퍼(402)는 로드록(112)을 통해 버퍼 챔버(108)로부터 프로세스 챔버들(114) 중 하나로 이송될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버(114)는 챔버 볼륨(406) 주위에 챔버 벽(404)을 포함할 수 있고, 챔버 볼륨(406)은 웨이퍼(402)를 수용하도록 크기 설정될 수 있다. 따라서, 반도체 재료는 프로세스 챔버(114) 내에서의 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 웨이퍼(402) 상에 증착되거나 웨이퍼(402)로부터 제거될 수 있다. 웨이퍼 제조 프로세스 동안에, 프로세스 챔버(114)의 챔버 볼륨(406)은, 예를 들어 진공 펌프 및/또는 터보 펌프와 같은 진공 소스(408)를 사용하여 진공 상태로 낮아진 챔버 압력을 가질 수 있다. 본 설명의 맥락에서, 진공 상태는 0.5 atm 미만의 임의의 압력일 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(114) 내의 진공 상태는 프로세스 챔버(114)가 버퍼 챔버(108)의 압력 미만, 예를 들어 100 밀리토르 미만인 챔버 압력을 갖는 경우에 존재한다. 따라서, 프로세스 챔버(114)는 웨이퍼 제조 프로세스의 제조 동작 동안에 진공 상태들 하에 있을 수 있다. 또한, 진공 상태들은 챔버 볼륨(406)으로부터 가스 혼합물들을 감소시키거나 제거할 수 있으며, 그에 따라 챔버 볼륨(406)은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 플라즈마가 없을 수 있다.The wafer 402 may be transferred from the buffer chamber 108 to one of the process chambers 114 via the loadlock 112 . For example, the process chamber 114 may include a chamber wall 404 around a chamber volume 406 , the chamber volume 406 may be sized to receive a wafer 402 . Accordingly, semiconductor material may be deposited on or removed from the wafer 402 during a wafer fabrication process within the process chamber 114 . During the wafer fabrication process, the chamber volume 406 of the process chamber 114 may have the chamber pressure lowered to a vacuum using a vacuum source 408 such as, for example, a vacuum pump and/or a turbo pump. In the context of this description, a vacuum can be any pressure less than 0.5 atm. In one embodiment, a vacuum within the process chamber 114 exists when the process chamber 114 has a chamber pressure that is less than the pressure of the buffer chamber 108 , for example less than 100 milliTorr. Accordingly, the process chamber 114 may be under vacuum conditions during a fabrication operation of a wafer fabrication process. Further, vacuum conditions may reduce or remove gas mixtures from the chamber volume 406 , such that the chamber volume 406 may be free of plasma during the wafer fabrication process.

[0059] 하나 이상의 마이크로 센서들, 예를 들어 마이크로 센서들(210)이 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 장착될 수 있다. 마이크로 센서들은 후술되는 마이크로 센서 유형들 중 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)은 대응하는 마스크 층들에 의해 덮인 각각의 감지 층들을 포함할 수 있다. 마이크로 센서들(210)은 챔버 볼륨(406) 내에서 프로세스 챔버(114) 상의 하나 이상의 위치들에 장착될 수 있다. 보다 상세하게는, 몇 개의 마이크로 센서들(210)은 챔버 볼륨(406) 내에서 챔버 벽(404) 상의 사전결정된 위치에 장착될 수 있다.One or more micro sensors, for example micro sensors 210 , may be mounted to the wafer processing tool 102 . The micro sensors may be one or more of the micro sensor types described below. For example, the micro sensors 210 may include respective sensing layers covered by corresponding mask layers. The micro sensors 210 may be mounted at one or more locations on the process chamber 114 within the chamber volume 406 . More specifically, several micro sensors 210 may be mounted at predetermined locations on the chamber wall 404 within the chamber volume 406 .

[0060] 일 실시예에서, 마이크로 센서(들)(210)는 챔버 벽(404) 이외의 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 일부분들 상에 장착된다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)이 챔버 벽(404) 상에 장착되는 대신에, 또는 그에 부가하여, 하나 이상의 마이크로 센서들(210)이 프로세스 챔버(114) 내의 웨이퍼 홀더(wafer holder)(410) 상에 장착될 수 있다. 웨이퍼 홀더(410)는, 예를 들어 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 웨이퍼(402)를 정전기적으로 클램핑(clamping)하기 위한 전극(들)을 갖는 정전 척(electrostatic chuck)일 수 있다. 웨이퍼 홀더(410)는 웨이퍼(402)가 클램핑되는 유지 표면(412)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유지 표면(412)은 웨이퍼 홀더(410) 위의 유전체 재료의 층일 수 있고, 마이크로 센서(210)는 유지 표면(412) 상에 장착될 수 있다. 보다 상세하게는, 마이크로 센서들(210)은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 웨이퍼(402)에 근접한 영역 및/또는 웨이퍼(402)로부터 측방향으로 오프셋된 영역의 유지 표면(412) 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 키트(process kit)는 유지 표면(412) 상에서 웨이퍼(402) 주위에 링을 포함할 수 있고, 마이크로 센서(210)는 프로세스 키트 상에 장착될 수 있다.In one embodiment, the micro sensor(s) 210 are mounted on portions of the wafer processing tool 102 other than the chamber wall 404 . For example, instead of, or in addition to, the micro sensors 210 being mounted on the chamber wall 404 , one or more micro sensors 210 may be mounted on a wafer holder within the process chamber 114 ( 410). The wafer holder 410 may be, for example, an electrostatic chuck with electrode(s) for electrostatically clamping the wafer 402 during a wafer fabrication process. The wafer holder 410 may include a holding surface 412 to which the wafer 402 is clamped. For example, the holding surface 412 may be a layer of dielectric material over the wafer holder 410 , and the micro sensor 210 may be mounted on the holding surface 412 . More specifically, the micro sensors 210 may be mounted on the holding surface 412 in an area proximate to the wafer 402 and/or laterally offset from the wafer 402 during the wafer fabrication process. For example, a process kit may include a ring around a wafer 402 on a holding surface 412 , and a micro sensor 210 may be mounted on the process kit.

[0061] 마이크로 센서들(210)은 웨이퍼(402)의 재료 증착 또는 제거 레이트들의 변화들을 검출하기 위해 웨이퍼(402)에 충분히 근접하게, 프로세스 챔버(114) 내에 위치되거나, 프로세스 챔버(114)의 소모성 또는 비소모성 부품들, 예를 들어 웨이퍼 홀더(410)에 내장될 수 있음이 고려된다. 예를 들어, 웨이퍼(402)는 전방 대향 표면, 즉 플라즈마를 향해 유지 표면(412)으로부터 등지고 있는 표면을 가질 수 있고, 마이크로 센서(210)는 재료 증착/제거에 민감한 센서 표면이 또한 전방으로 향하도록 유지 표면(412) 상에 장착될 수 있다.Micro sensors 210 are located in, or in the process chamber 114 of, sufficiently proximate to the wafer 402 to detect changes in material deposition or removal rates of the wafer 402 . It is contemplated that it may be embedded in consumable or non-consumable parts, for example wafer holder 410 . For example, the wafer 402 may have a forward facing surface, ie, a surface facing away from the holding surface 412 towards the plasma, and the micro sensor 210 may have a sensor surface that is sensitive to material deposition/removal also facing forward. may be mounted on the holding surface 412 to

[0062] 마이크로 센서들(210)이 프로세스 챔버(114) 내의 위치들 이외의 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 위치들에 장착될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 마이크로 센서들이 로드록(112) 상에, 그 내에, 또는 그것에 근접하게 장착될 수 있다. 유사하게, 마이크로 센서(210)는, 몇 개의 예시적인 위치들을 들자면, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 가스 라인(gas line)(도시되지 않음), 진공 소스(408)로의 유동을 제어하는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 압력 제어 밸브(414), 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 로봇, 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 리프트 핀 상에, 그 내에, 또는 그것에 근접하게 장착될 수 있다. 마이크로 센서들(210)은 원하는 특정 프로세스 측정 및 제어에 따라 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 다른 위치들에 근접하게 장착될 수 있다. 여기서, "근접하게"는 상대적인 용어로서 사용되지만, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 특정 구성요소 근처의 마이크로 센서(210)의 존재는 구성요소 상에 증착되거나 구성요소로부터 제거된 재료 또는 입자들이 장착된 센서와 통계적으로 상호작용할 가능성이 있도록 하는 거리를 설명하도록 의도된 것이라는 것이 이해될 것이다. 이러한 상호작용들의 예들은 후술되는 방법들과 관련하여 추가로 설명된다.It will be appreciated that the micro sensors 210 may be mounted at locations on the wafer processing tool 102 other than locations within the process chamber 114 . For example, one or more micro sensors may be mounted on, in, or proximate to the loadlock 112 . Similarly, the micro sensor 210 controls the flow of a gas line (not shown) of the wafer processing tool 102 to a vacuum source 408 , to name a few exemplary locations. It may be mounted on, in, or proximate to the pressure control valve 414 of 102 , the robot of the wafer processing tool 102 , or the lift pins of the wafer processing tool 102 . The micro sensors 210 may be mounted proximate to other locations of the wafer processing tool 102 depending on the particular process measurement and control desired. Although "proximally" is used herein as a relative term, the presence of the micro sensor 210 near a particular component of the wafer processing tool 102 is the presence of material or particles deposited on or removed from the component. It will be understood that it is intended to describe a distance that makes it possible to statistically interact with the sensor. Examples of such interactions are further described in connection with the methods described below.

[0063] 본원에 사용된 바와 같이, "마이크로"라는 용어는 실시예들에 따른 특정 센서들 또는 구조체들의 서술적인 크기를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "마이크로 센서(micro sensor)"라는 용어는 수 나노미터 내지 100 ㎛ 스케일의 치수들을 갖는 용량성 센서를 지칭할 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 후술되는 바와 같은 마이크로 센서들(210)은 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있는 개별 셀들에 대해 0.05 내지 100 ㎛의 범위의 전형적인 치수들을 가질 수 있다. 따라서, 본원에서 설명된 바와 같은 마이크로 센서들(210)은 그램의 백만분율 정도로 정확한 중량 측정을 할 수 있는 계기들인 다른 센서 유형들, 예를 들어 미량 천칭들(microbalances)과 쉽게 구별 가능하다. 즉, 미량 천칭들은 마이크로 스케일로 중량을 측정할 수 있지만, 본원에서 설명된 마이크로 센서들과 동일한 크기 범위 내에 있지는 않다. 크기 범위의 차이는 적어도, 몇 개의 마이크로 센서들, 예를 들어 수천 개가 챔버 볼륨(406) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 다른 곳에 끼워맞춰질 수 있기 때문에 유리한 반면, 몇 개의 미량 천칭들이 반도체 웨이퍼(402)를 수용하도록 크기 설정된 챔버 볼륨(406)에 끼워맞춰질 수 없다.[0063] As used herein, the term “micro” may refer to the descriptive size of certain sensors or structures in accordance with embodiments. For example, the term “micro sensor” may refer to a capacitive sensor having dimensions on the scale of a few nanometers to 100 μm. That is, in one embodiment, micro sensors 210 as described below may have typical dimensions in the range of 0.05 to 100 μm for individual cells that may be connected in parallel or series. Accordingly, microsensors 210 as described herein are readily distinguishable from other sensor types, such as microbalances, which are instruments capable of accurate weight measurements on the order of parts per million of a gram. That is, microbalances can measure weight on a micro scale, but are not within the same size range as the micro sensors described herein. The difference in size range is advantageous because at least a few micro-sensors, eg, thousands, can be fitted elsewhere on the chamber volume 406 or wafer processing tool 102 , while a few microbalances can fit into the semiconductor wafer 402 . ) cannot fit into a chamber volume 406 sized to receive it.

[0064] 본원에 사용된 바와 같이, "마이크로 센서들"이라는 용어는 마이크로 전기기계 시스템들(microelectromechanical systems; MEMS)과 관련된 재료들 및 제조 프로세스들을 사용하여 제조된 센서들을 또한 지칭할 수도 있다. 즉, 본원에서 설명된 마이크로 센서들(210)은 증착 프로세스들, 패터닝(patterning), 에칭 등과 같은 MEMS 프로세스들을 사용하여 제조될 수 있다. 따라서, 마이크로 센서들(210)은 MEMS 프로세스들을 사용하여 형성된 크기 및 구조를 갖는 MEMS-스케일 센서들일 수 있다. 그러나, 실시예들이 반드시 그에 한정되는 것은 아니며, 실시예들의 특정 양상들이 보다 크고, 가능하게는 보다 작은 크기 스케일들에 적용 가능할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.[0064] As used herein, the term “micro sensors” may also refer to sensors fabricated using materials and manufacturing processes associated with microelectromechanical systems (MEMS). That is, the micro sensors 210 described herein may be fabricated using MEMS processes such as deposition processes, patterning, etching, and the like. Accordingly, the micro sensors 210 may be MEMS-scale sensors having a size and structure formed using MEMS processes. It should be understood, however, that the embodiments are not necessarily limited thereto, and certain aspects of the embodiments may be applicable to larger and possibly smaller size scales.

[0065] 하나의 마이크로 센서만이 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상에 장착될 수 있지만, 수백 내지 수백만 개의 마이크로 센서들과 같은 다수의 마이크로 센서들이 챔버 볼륨(406)에 끼워맞춰지거나, 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 다른 곳에 장착될 수도 있다. 즉, 후술되는 MEMS-스케일 크기의 마이크로 센서들이 제공되면, 많은 마이크로 센서들이 웨이퍼 프로세싱 툴(102)을 따라, 예를 들어 챔버 벽(404)(또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 다른 구성요소들) 주위에 분포되어, 웨이퍼 제조 프로세스 파라미터들, 예를 들어 프로세스 챔버(114) 내의 반도체 재료의 증착/제거를 실시간으로 모니터링할 수 있다.Although only one micro sensor may be mounted on the wafer processing tool 102 , multiple micro sensors, such as hundreds to millions of micro sensors, may be fitted into the chamber volume 406 , or 102) may be mounted elsewhere. That is, given the MEMS-scale sized micro-sensors described below, many micro-sensors are located along the wafer processing tool 102 , for example the chamber wall 404 (or other components of the wafer processing tool 102 ). Distributed around can monitor wafer fabrication process parameters, eg, deposition/removal of semiconductor material within process chamber 114 in real time.

[0066] 각각의 마이크로 센서(210)는 알려진 위치를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 제1 사전결정된 위치, 예를 들어 챔버 볼륨(406) 내의 제1 위치에 위치될 수 있고, 제2 마이크로 센서는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 제2 사전결정된 위치, 예를 들어 챔버 볼륨(406) 내의 제2 위치에 위치될 수 있다. 마이크로 센서들(210)은 프로세스 챔버(114) 상에 랜덤하게 또는 사전결정된 패턴으로 분포될 수 있다. 예를 들어, 제2 위치는 제1 위치에 대해, 또는 프로세스 챔버(114) 상의 일부의 다른 기준점에 대해 알려진 포지션을 가질 수 있다. 따라서, 재료 증착/제거의 균일성은 제1 마이크로 센서 및 제2 마이크로 센서로부터의 실시간 측정치들을 비교함으로써 후술되는 바와 같이 결정될 수 있다.Each micro sensor 210 may have a known location. For example, the first micro sensor may be located at a first predetermined location on the wafer processing tool 102 , eg, a first location within the chamber volume 406 , and the second micro sensor may be located at the wafer processing tool 102 . ) on a second predetermined location, for example a second location within the chamber volume 406 . The micro sensors 210 may be distributed randomly or in a predetermined pattern on the process chamber 114 . For example, the second location may have a known position relative to the first location, or some other fiducial point on the process chamber 114 . Accordingly, the uniformity of material deposition/removal can be determined as described below by comparing real-time measurements from the first micro sensor and the second micro sensor.

[0067] 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 웨이퍼 제조 프로세스의 프로세스 파라미터를 검출하기 위한 다른 센서들 및/또는 측정 계기들을 포함할 수 있다. 다른 센서들 및/또는 측정 계기들은 마이크로 센서들이 아닐 수 있다. 예를 들어, 후술되는 MEMS-스케일 센서들과 대조적으로, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 챔버 볼륨(406)의 광학 방출 분광(optical emissions spectrometry; OES) 시그니처(signature)를 검출하기 위해 프로세스 챔버(114) 상에 장착되거나 다른 방식으로 장착된 광학 분광기(optical spectrometer)(416)를 포함할 수 있다. OES 시그니처는 챔버 볼륨(406) 내의 원소들의 유형 및 양을 확인할 수 있다. 예를 들어, OES 시그니처는 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 어떤 화학 원소들이 챔버 볼륨(406) 내의 플라즈마 내에 존재하는 지를 확인할 수 있다. 챔버 볼륨(406)에서 수행되는 웨이퍼 제조 프로세스의 다른 프로세스 파라미터들을 검출하기 위해 다른 센서들이 사용될 수 있다. 그러한 다른 센서들은 프로세스 챔버(114) 또는 웨이퍼(402)에 전달된 전력을 측정하기 위한 전기적 센서들, 웨이퍼 홀더(410)의 전기적 특성들을 측정하기 위한 전기적 센서들 등을 포함할 수 있다. 그러한 센서들은 반도체 재료(1108)의 증착/제거의 실제 양 또는 레이트를 측정할 수 없지만, 그럼에도 불구하고, 후술되는 이유들 때문에 마이크로 센서들(210)에 의해 얻어진 실제 증착/제거 측정치들과 상관될 수 있다.The wafer processing tool 102 may include other sensors and/or measurement instruments for detecting a process parameter of a wafer manufacturing process. Other sensors and/or measurement instruments may not be micro sensors. For example, in contrast to MEMS-scale sensors described below, the wafer processing tool 102 is configured to detect an optical emissions spectrometry (OES) signature of the chamber volume 406 during a wafer fabrication process. may include an optical spectrometer 416 mounted on or otherwise mounted on the process chamber 114 . The OES signature may identify the type and amount of elements in the chamber volume 406 . For example, the OES signature can identify which chemical elements are present in the plasma within the chamber volume 406 during the wafer fabrication process. Other sensors may be used to detect other process parameters of the wafer fabrication process performed in chamber volume 406 . Such other sensors may include electrical sensors for measuring electrical power delivered to the process chamber 114 or wafer 402 , electrical sensors for measuring electrical characteristics of the wafer holder 410 , and the like. Such sensors cannot measure the actual amount or rate of deposition/removal of semiconductor material 1108 , but may nevertheless be correlated with actual deposition/removal measurements obtained by micro sensors 210 for reasons described below. can

[0068] 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 내의 입자의 존재와 상관관계가 있는 정보를 수집하기 위해 다른 센서들이 또한 사용될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 측정 디바이스들, 예를 들어 가속도계들(도시되지 않음)이 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 이동 부품들 상에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 로봇 또는 로봇 아암은 로봇의 모션(motion)을 감지하기 위한 가속도계를 포함한다. 대안적으로, 로드록 도어는 가속도계를 포함한다. 따라서, 웨이퍼 제조 프로세스의 프로세스 파라미터, 예를 들어 로봇 움직임을 나타내는 모션 데이터는 가속도계에 의해 검출될 수 있고, 미립자의 소스를 결정하기 위해 마이크로 센서(210)로부터 수집된 입자 감지 데이터와 상관될 수 있다. 그러한 다른 센서들, 예를 들어 가속도계들의 응용들이 하기에서 추가로 설명된다.Other sensors may also be used to gather information correlating with the presence of particles within the wafer processing tool 102 . For example, one or more measurement devices, such as accelerometers (not shown), may be mounted on moving parts of the wafer processing tool 102 . In one embodiment, the robot or robot arm includes an accelerometer for sensing motion of the robot. Alternatively, the load lock door includes an accelerometer. Thus, process parameters of the wafer fabrication process, e.g., motion data indicative of robot movement, can be detected by an accelerometer and correlated with particle sensing data collected from the micro-sensor 210 to determine the source of the particulate. . Applications of such other sensors, for example accelerometers, are further described below.

[0069] 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 마이크로 센서들(210) 및/또는 측정 계기들 또는 디바이스들은 하나 이상의 전기 커넥터를 통해 서로 또는 다른 회로와 상호연결될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서(210)는 챔버 벽(404) 및/또는 웨이퍼 홀더(410) 위로 연장되는 전기 트레이스에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 몇 개의 마이크로 센서들(210)은 각각의 전기 트레이스들(216)에 의해 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전기적 연결들이 마이크로 센서들(210) 사이에서 이루어질 수 있고, 그리고/또는 마이크로 센서들(210)이 전기 트레이스들, 전기 리드들, 비아들 및 다른 알려진 유형들의 전기 커넥터들을 사용하여 전자 회로(218)에 연결될 수 있다.The micro sensors 210 and/or measurement instruments or devices of the wafer processing tool 102 may be interconnected with each other or other circuitry via one or more electrical connectors. For example, the micro sensors 210 may be connected in series by electrical traces extending over the chamber wall 404 and/or wafer holder 410 . Alternatively or additionally, several micro sensors 210 may be electrically connected in parallel by respective electrical traces 216 . Accordingly, electrical connections may be made between the micro sensors 210 and/or the micro sensors 210 may use electrical traces, electrical leads, vias, and other known types of electrical connectors to make electronic circuits ( 218) can be connected.

[0070] 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른, 입자 모니터링 디바이스 또는 웨이퍼 프로세싱 툴의 전자 회로의 블록도의 도면이 도시되어 있다. 입자 모니터링 디바이스(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 전자 회로(218)는 웨이퍼(402) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 하부 구조체에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 전자 회로(218)는 전술한 바와 같이 입자 모니터링 디바이스(200)의 상부 층(306) 상에 장착될 수 있다. 전자 회로(218)는 하우징 내에 봉입될 수 있다. 전자 회로(218)의 하우징 및/또는 전자 구성요소들은 웨이퍼(402)와 일체형일 수 있으며, 예를 들어 하우징은 전자 회로(218)를 캡슐화하는 웨이퍼 기판의 층들일 수 있다. 대안적으로, 하우징은 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상에, 예를 들어 챔버 벽(404) 또는 웨이퍼 홀더(410) 상에 장착될 수 있다. 유사하게, 하우징은 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 다른 부분 상에, 예를 들어 챔버 볼륨(406) 외측의 외부 표면 상에 장착될 수 있다. 따라서, 전자 회로(218)는 마이크로 센서(210)에 대해 동일 위치에 배치되거나, 원격에 배치될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전자 회로(218)는, 마이크로 센서(210)에 대해 원격으로 장착된 경우에도, 하나 이상의 입/출력(I/O) 연결부(502), 예를 들어 전기 트레이스, 전기 리드 또는 비아를 통해 마이크로 센서(210)와 전기적 연결 상태에 있을 수 있다. [0070] Referring to FIG. 5, there is shown a diagram of a block diagram of an electronic circuit of a particle monitoring device or wafer processing tool, according to one embodiment. The electronic circuitry 218 of the particle monitoring device 200 or wafer processing tool 102 may be supported by a wafer 402 or an underlying structure of the wafer processing tool 102 . For example, the electronic circuitry 218 may be mounted on the top layer 306 of the particle monitoring device 200 as described above. Electronic circuitry 218 may be encapsulated within the housing. The housing and/or electronic components of the electronic circuitry 218 may be integral with the wafer 402 , for example the housing may be layers of a wafer substrate encapsulating the electronic circuitry 218 . Alternatively, the housing may be mounted on the wafer processing tool 102 , for example on a chamber wall 404 or wafer holder 410 . Similarly, the housing may be mounted on another portion of the wafer processing tool 102 , such as on an exterior surface outside the chamber volume 406 . Accordingly, the electronic circuitry 218 may be co-located with respect to the micro-sensor 210 or may be located remotely. Nevertheless, the electronic circuitry 218, even when mounted remotely to the microsensor 210 , can be connected to one or more input/output (I/O) connections 502 , such as electrical traces, electrical leads or vias. It may be in an electrical connection state with the micro sensor 210 through .

[0071] 웨이퍼 프로세싱 장비의 전자 회로(218)는 클록(clock)(504)을 포함할 수 있다. 클록(504)은, 당업계에 알려진 바와 같이, 정확한 주파수를 갖는 전기 신호를 출력하기 위해, 전자 발진기(electronic oscillator), 예를 들어 수정 진동자(quartz crystal)를 갖는 전자 회로일 수 있다. 따라서, 클록(504)은 I/O 연결부(502)를 통해 수신된 전기 신호에 대응하는 시간 값을 출력하도록 구성될 수 있다. 시간 값은 다른 동작들과 독립적인 절대 시간 값일 수 있거나, 시간 값은 웨이퍼 프로세싱 장비 내의 다른 클록들과 동기화될 수 있다. 예를 들어, 클록(504)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 시스템 클록 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 링크 연결된 제조 설비의 호스트 컴퓨터(host computer)의 시스템 클록과 동기화될 수 있어, 클록(504)에 의해 출력된 시간 값은 시스템 클록에 의해 출력 또는 제어되는 시스템 동작들 및/또는 시스템 시간 값에 대응한다. 클록(504)은 특정 프로세스 동작이 일어날 때 시간 값의 출력을 개시하도록 구성될 수 있다. 웨이퍼 프로세싱 장비의 전자 회로(218)는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)과 호스트 컴퓨터 사이의 통신들을 송신 및 수신하기 위한 네트워크 인터페이스 디바이스(network interface device)(506)를 포함할 수 있다.Electronic circuitry 218 of the wafer processing equipment may include a clock 504 . The clock 504 may be an electronic circuit having an electronic oscillator, eg, a quartz crystal, to output an electrical signal having an accurate frequency, as is known in the art. Accordingly, the clock 504 may be configured to output a time value corresponding to an electrical signal received via the I/O connection 502 . The time value may be an absolute time value independent of other operations, or the time value may be synchronized with other clocks within the wafer processing equipment. For example, the clock 504 may be synchronized with a system clock of the wafer processing tool 102 or a system clock of a host computer of a manufacturing facility linked to the wafer processing tool 102 , such that the clock 504 . The time value output by n corresponds to a system time value and/or system operations output or controlled by the system clock. Clock 504 may be configured to initiate the output of a time value when a particular process operation occurs. The electronic circuitry 218 of the wafer processing equipment may include a network interface device 506 for transmitting and receiving communications between the wafer processing tool 102 and a host computer.

[0072] 웨이퍼 프로세싱 장비의 전자 회로(218)는 프로세서(508)를 포함할 수 있다. 프로세서(508)는 버스(bus)(510) 및/또는 트레이스들에 의해 클록(504)에 동작 가능하게 결합되고, 예를 들어 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(508)는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 범용 프로세싱 디바이스들을 나타낸다. 보다 상세하게는, 프로세서(508)는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로프로세서, 다른 명령 세트들을 구현하는 프로세서, 또는 명령 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 프로세서(508)는 또한, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 디바이스들일 수도 있다.Electronic circuitry 218 of the wafer processing equipment may include a processor 508 . The processor 508 may be, for example, electrically coupled to a clock 504 by a bus 510 and/or traces. Processor 508 represents one or more general-purpose processing devices, such as a microprocessor, central processing unit, and the like. More specifically, the processor 508 is a complex instruction set computing (CISC) microprocessor, a reduced instruction set computing (RISC) microprocessor, a very long instruction word (VLIW) microprocessor, a processor implementing other instruction sets, or instructions It may be processors that implement a combination of sets. The processor 508 may also include one or more such as an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), a digital signal processor (DSP), a network processor, and the like. They may be special purpose processing devices.

[0073] 프로세서(508)는 본원에서 설명된 동작들을 수행하기 위한 프로세싱 로직을 실행하도록 구성된다. 예를 들어, 프로세서(508)는 입자 모니터링 디바이스(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 상이한 사전결정된 위치들에 위치된 몇 개의 마이크로 센서들(210)로부터의 입력 신호들을 수신 및 분석하도록 구성될 수 있다. 따라서, 프로세서(508)는 자신이 동작 가능하게 연결된 마이크로 센서들(210)과 관련된 데이터를 결정하고 기록할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(508)는 마이크로 센서(210)의 커패시턴스가 변화할 때 마이크로 센서(210)의 위치를 기록할 수 있다. 프로세서(508)는 또한 각각의 수신된 입력 신호에 대응하는 클록(504)으로부터의 시간 값 출력들을 수신할 수 있고, 시간 값 출력을 시간 스탬프(time stamp)로서 메모리에 기록할 수 있다. 따라서, 프로세서(508)는, 예를 들어 주어진 시간에 웨이퍼 제조 프로세스의 균일성을 결정하기 위해, 몇 개의 마이크로 센서들(210)로부터의 입력 신호들을 비교할 수 있다. 프로세서(508)는 마이크로 센서들(210)로부터 수신된 신호들에 기초하여 다른 유형들의 정보를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 마이크로 센서들(210)로부터 수신된 입력 신호들은, 후술되는 바와 같이, 웨이퍼 제조 프로세스의 종료점을 결정하거나, 웨이퍼 제조 프로세스의 변화의 근본 원인을 결정하는 데 사용될 수 있다.The processor 508 is configured to execute processing logic to perform the operations described herein. For example, the processor 508 may be configured to receive and analyze input signals from the particle monitoring device 200 or several micro sensors 210 located at different predetermined locations on the wafer processing tool 102 . can Accordingly, the processor 508 may determine and record data related to the micro sensors 210 to which it is operatively connected. For example, the processor 508 may record the position of the micro sensor 210 when the capacitance of the micro sensor 210 changes. The processor 508 may also receive time value outputs from the clock 504 corresponding to each received input signal, and write the time value outputs to memory as a time stamp. Accordingly, the processor 508 may compare the input signals from several micro sensors 210, for example, to determine the uniformity of the wafer fabrication process at a given time. The processor 508 may be configured to determine other types of information based on signals received from the micro sensors 210 . For example, input signals received from one or more micro sensors 210 may be used to determine an endpoint of a wafer fabrication process or a root cause of a change in a wafer fabrication process, as described below.

[0074] 다른 기능이 본원에서 설명된 바와 같이 프로세서(508)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(508)는 신호 프로세싱 기능을 포함할 수 있고, 예를 들어 마이크로 센서(210)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 물론, 전용 디지털-아날로그 컨버터가 그러한 목적들을 위해 또한 사용될 수도 있다. 유사하게, 설명된 임의의 프로세싱 기능들, 예컨대 변위 전류들을 필터링하는 것, 룩업 테이블들(lookup tables)을 참조하는 것과 같은 데이터에 대한 논리적인 결정들을 내리는 작업들을 수행하는 것, 보정 팩터들을 적용하는 것 등에 다른 전자기기가 사용될 수 있다. 또한, 그러한 프로세싱은 알려진 바와 같이 로컬 방식 또는 분산 방식으로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 그러한 전자기기 및 프로세싱 기술들은 간결화의 관점에서 여기서는 상세히 논의되지 않는다.Other functionality may be provided by the processor 508 as described herein. For example, the processor 508 may include a signal processing function, eg, may convert an analog signal from the micro sensor 210 to a digital signal. Of course, a dedicated digital-to-analog converter may also be used for such purposes. Similarly, any of the processing functions described, such as filtering displacement currents, performing operations making logical decisions on data such as referencing lookup tables, applying correction factors, Other electronic devices may be used, for example. Further, it will be understood that such processing may be performed in a local manner or in a distributed manner, as is known. Accordingly, such electronics and processing techniques are not discussed in detail herein for the sake of brevity.

[0075] 마이크로 센서들(210)의 모니터링은 개별 또는 그룹 단위로 프로세서(508)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 프로세서(508)는 각각의 마이크로 센서(210)에 대한 개별 데이터를 모니터링 및 기록할 수 있다. 따라서, 각각의 마이크로 센서(210)는, 예를 들어 위치 또는 다른 센서-특정 데이터와 연관된 고유한 센서 식별 번호에 의해 개별적으로 식별 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 센서들(210)은 그룹들로 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(508)는 하나 이상의 마이크로 센서들(210)의 그룹에 대한 뱅크 데이터(bank data)를 모니터링 및 기록할 수 있다. 이들 그룹들은 센서 블록들(sensor blocks)로 지칭될 수 있고, 각각의 센서 블록은 대응하는 전원 및 프로세서를 가질 수 있다. 즉, 센서 블록들은 서로 독립적으로 기능할 수 있고, 개별적으로 모니터링 또는 제어될 수 있다. 따라서, 마이크로 센서들(210)의 그룹은 전체적으로 센서들의 그룹에 대응하는 위치 또는 다른 그룹-특정 데이터와 연관될 수 있다.Monitoring of the micro sensors 210 may be performed by the processor 508 individually or in groups. That is, the processor 508 may monitor and record individual data for each micro-sensor 210 . Thus, each micro sensor 210 may be individually identifiable, for example, by a unique sensor identification number associated with a location or other sensor-specific data. In one embodiment, micro sensors 210 may be monitored in groups. For example, the processor 508 may monitor and record bank data for a group of one or more micro sensors 210 . These groups may be referred to as sensor blocks, and each sensor block may have a corresponding power source and processor. That is, the sensor blocks can function independently of each other and can be individually monitored or controlled. Thus, a group of micro sensors 210 may be associated with a location or other group-specific data corresponding to the group of sensors as a whole.

[0076] 웨이퍼 프로세싱 장비의 전자 회로(218)는, 예를 들어 웨이퍼 기판(202) 또는 챔버 벽(404) 상에 장착된 메모리(512)를 포함할 수 있다. 메모리(512)는 메인 메모리(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory; DRAM), 예컨대 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM) 등), 정적 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(static random access memory; SRAM) 등), 또는 이차 메모리(예를 들어, 데이터 저장 디바이스) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(508)는 버스(510) 또는 다른 전기적 연결을 통해 메모리(512)와 통신할 수 있다. 따라서, 프로세서(508)는 메모리(512)에 동작 가능하게 결합되어, 트리거(trigger)된 마이크로 센서(210)의 사전결정된 위치 및 클록(504)에 의해 출력된 시간 값을 메모리(512)에 기록할 수 있다. 즉, 메모리(512)는 입자 또는 재료가 마이크로 센서(210) 상에 증착되거나 마이크로 센서(210)로부터 제거될 때의 시간, 및 재료가 마이크로 센서(210) 상에 내려앉거나 마이크로 센서(210)로부터 내려갈 때 영향을 받는 마이크로 센서가 장착된 위치를 기록할 수 있다.The electronic circuitry 218 of the wafer processing equipment may include, for example, a memory 512 mounted on a wafer substrate 202 or a chamber wall 404 . Memory 512 includes main memory (eg, read-only memory (ROM), flash memory, dynamic random access memory (DRAM), such as synchronous DRAM (SDRAM) or Rambus DRAM (RDRAM), etc.); may include one or more of static memory (eg, flash memory, static random access memory (SRAM), etc.), or secondary memory (eg, a data storage device). The processor 508 may communicate with the memory 512 via a bus 510 or other electrical connection. Accordingly, the processor 508 is operatively coupled to the memory 512 to write to the memory 512 a predetermined position of the triggered micro-sensor 210 and a time value output by the clock 504 . can do. That is, the memory 512 determines the time when a particle or material is deposited on or removed from the micro-sensor 210 , and the time when the material settles on the micro-sensor 210 or is removed from the micro-sensor 210 . It is possible to record where the affected micro-sensor is mounted when descending from it.

[0077] 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 전자 회로(218)는 전술한 바와 같이 전원(304)을 포함할 수 있다. 전원(304)은 배터리, 커패시터 뱅크(capacitor bank), 또는 다른 알려진 전원 디바이스를 포함할 수 있다. 전원(304)은 버스(510)를 통해 전자 회로(218)의 구성요소들, 예를 들어 마이크로 센서들(210), 클록(504), 프로세서(508) 또는 메모리(512) 중 하나 이상에 전기적으로 접속될 수 있고, 전력을 공급할 수 있다.The electronic circuitry 218 of the wafer processing tool 102 may include a power source 304 as described above. Power supply 304 may include a battery, capacitor bank, or other known power supply device. Power supply 304 is electrically coupled via bus 510 to one or more of the components of electronic circuitry 218 , such as micro sensors 210 , clock 504 , processor 508 , or memory 512 . It can be connected to and can supply power.

[0078] 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 전자 회로(218)는 추가적인 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 회로(218)는, 입자 모니터링 디바이스(200)가 이동을 중단할 때, 예를 들어 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 특정 프로세스 챔버(114) 내에 로딩된 후에, 시간 값을 출력하기 시작하도록 클록(504)을 트리거하는 가속도계(514)를 포함할 수 있다. 따라서, 시간 값은 입자 모니터링 디바이스(200)가 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 특정 프로세싱 스테이션 내에 로딩되는 시기에 관한 정보를 제공할 수 있다. 전자 회로(218)는 주파수 소스(516), 예를 들어 광역 주파수 소스(516), 또는 검출기(518)를 포함할 수 있다. 주파수 소스(516) 및 검출기(518)는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 마이크로 센서들(210)의 특정 실시예들과 관련하여 특정 응용을 가질 수 있다. 예를 들어, 주파수 소스(516) 및 검출기(518)는 후술되는 바와 같이 마이크로-공진기 유형(micro-resonator type)의 마이크로 센서를 구동 및 모니터링하는 데 사용될 수 있다.The electronic circuitry 218 of the wafer processing tool 102 may include additional components. For example, the electronic circuitry 218 may be configured to output a time value when the particle monitoring device 200 stops moving, eg, after being loaded into a particular process chamber 114 of the wafer processing tool 102 . may include an accelerometer 514 that triggers a clock 504 to start. Accordingly, the time value may provide information regarding when the particle monitoring device 200 is loaded into a particular processing station of the wafer processing tool 102 . The electronic circuitry 218 may include a frequency source 516 , such as a wide frequency source 516 , or a detector 518 . Frequency source 516 and detector 518 may have particular applications in connection with particular embodiments of micro sensors 210 of wafer processing tool 102 . For example, frequency source 516 and detector 518 may be used to drive and monitor micro-sensors of the micro-resonator type, as described below.

[0079] 전술한 전자 회로(218)의 구성요소들은 사용될 수 있는 센서들의 범위를 예시한 것이고, 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 온도 센서(520)와 같은 추가적인 센서들이 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 제조에 통합될 수 있다. 온도 센서(520)는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 하나 이상의 구성요소들, 예를 들어 챔버 볼륨(406)의 온도를 모니터링할 수 있다. 이제, 마이크로 센서들(210)의 다양한 실시예들이 설명된다. 처음에, 마이크로 센서들(210)의 구성들 및 예시들은 본질적으로 예시적인 것이고, 많은 추가적인 구성들이 본 설명에 기초하여 당업자에 의해 고려될 수 있는 것으로 언급된다.The components of the electronic circuit 218 described above are illustrative and not limiting of the range of sensors that may be used. For example, additional sensors, such as a temperature sensor 520 , may be incorporated into the fabrication of the wafer processing tool 102 . The temperature sensor 520 may monitor the temperature of one or more components of the wafer processing tool 102 , eg, the chamber volume 406 . Various embodiments of micro sensors 210 are now described. Initially, it is noted that the configurations and examples of micro sensors 210 are exemplary in nature, and that many additional configurations are contemplated by those skilled in the art based on this description.

[0080] 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른, 선택적으로 노출 가능한 감지 층들을 포함하는 적층(laminate) 구조들을 갖는 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도가 도시되어 있다. 후술되는 유형의 몇 개의 마이크로 센서들(210), 예를 들어 용량성의 수정 진동자 미량 천칭(Quartz Crystal Micro-Balance; QCM) 또는 마이크로-공진기 센서들이 프로세스 챔버 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서(212) 및 제2 마이크로 센서(214)는 웨이퍼 기판(202) 또는 프로세스 챔버(114)의 장착 표면(602) 상에 장착될 수 있다. 제1 마이크로 센서(212) 및 제2 마이크로 센서(214)는, 예를 들어 나란한 구성으로 서로 인접할 수 있고, 각각의 마이크로 센서는 하나 이상의 감지 층들(604) 및 하나 이상의 마스크 층들(606)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 마이크로 센서(212) 및 제2 마이크로 센서(214)의 감지 층들(604)은, 제2 마이크로 센서(214)의 감지 층(604)이 마스크 층(606)에 의해 마스킹될 때, 제1 마이크로 센서(212)의 감지 층(604)이 주변 환경, 예를 들어 챔버 볼륨(406)에 노출되도록 선택적으로 노출 가능할 수 있다. 마찬가지로, 제2 마이크로 센서(214)의 감지 층(604)은 제1 마이크로 센서(212)의 감지 층(604)이 마스크 층(606)에 의해 마스킹될 때 주변 환경에 노출될 수 있다.[0080] Referring to FIG. 6, there is shown a cross-sectional view of several micro sensors having laminate structures comprising selectively exposable sensing layers, according to one embodiment. Several micro-sensors 210 of the type described below may be disposed within the process chamber, for example, capacitive quartz crystal micro-balance (QCM) or micro-resonator sensors. For example, the first micro sensor 212 and the second micro sensor 214 may be mounted on a wafer substrate 202 or a mounting surface 602 of the process chamber 114 . The first micro-sensor 212 and the second micro-sensor 214 can be adjacent to each other, for example in a side-by-side configuration, each micro-sensor comprising one or more sensing layers 604 and one or more mask layers 606 . may include Further, the sense layers 604 of the first micro sensor 212 and the second micro sensor 214 are formed when the sense layer 604 of the second micro sensor 214 is masked by the mask layer 606 , The sensing layer 604 of the first micro sensor 212 may be selectively exposable such that it is exposed to the ambient environment, eg, the chamber volume 406 . Likewise, the sense layer 604 of the second micro sensor 214 may be exposed to the surrounding environment when the sense layer 604 of the first micro sensor 212 is masked by the mask layer 606 .

[0081] 선택적으로 노출 가능한 센서 구조를 달성하기 위해, 각각의 마이크로 센서는 하나 이상의 적층되고 교호하는 재료들의 열(column)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서(212)는 제1 마스크 층(610) 위에 적층되는 노출된 감지 층(608)을 포함하는 초기 구성을 가질 수 있다. 마찬가지로, 제1 마스크 층(610)은 제1 감지 층(612) 위에 적층될 수 있다. 제1 센서 층(612)이 제1 마스크 층(610)에 의해 보호될 때, 노출된 감지 층(608)은 주변 환경, 예를 들어 챔버 볼륨에 개방되어 웨이퍼 제조 프로세스를 감지 및 모니터링할 수 있다.[0081] To achieve a selectively exposable sensor structure, each micro sensor may include one or more stacked and alternating columns of materials. For example, the first micro sensor 212 may have an initial configuration that includes an exposed sensing layer 608 deposited over the first mask layer 610 . Similarly, a first mask layer 610 may be stacked over the first sensing layer 612 . When the first sensor layer 612 is protected by the first mask layer 610 , the exposed sensing layer 608 may be open to the surrounding environment, eg, a chamber volume, to sense and monitor the wafer fabrication process. .

[0082] 제2 마이크로 센서(214)는 제1 마이크로 센서(212)와 유사한 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 마이크로 센서(214)는 제2 감지 층(616) 위에 제2 마스크 층(614)을 가질 수 있다. 그러나, 초기 구성에서, 제1 마이크로 센서(212)의 노출된 감지 층(608)이 모니터링하고 있는 웨이퍼 제조 프로세스로부터 제2 감지 층(616)이 보호되도록, 제2 마스크 층(614)이 주변 환경에 개방될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 제1 감지 층(612)이 수명 종료에 도달한 경우, 제2 마스크 층(614)이 제거되어 제2 감지 층(616)을 노출시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼 프로세싱 장비의 감지 능력은 리프레시 및 연장될 수 있고, 후속하는 일련의 웨이퍼 프로세싱 사이클들 동안에 주변 환경을 모니터링하도록 제2 감지 층(616)이 노출될 수 있다.The second micro sensor 214 may include a structure similar to that of the first micro sensor 212 . For example, the second micro sensor 214 can have a second mask layer 614 over the second sensing layer 616 . However, in the initial configuration, the second mask layer 614 is applied to the surrounding environment such that the exposed sense layer 608 of the first micro sensor 212 protects the second sense layer 616 from the wafer fabrication process being monitored. can be opened to As described below, when the first sensing layer 612 has reached the end of its life, the second mask layer 614 may be removed to expose the second sensing layer 616 . Accordingly, the sensing capability of the wafer processing equipment may be refreshed and extended, and the second sensing layer 616 may be exposed to monitor the surrounding environment during a subsequent series of wafer processing cycles.

[0083] 일 실시예에서, 제1 마이크로 센서(212) 또는 제2 마이크로 센서(214)의 교호하는 마스크 층들(606)은 상이한 재료들을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 마스크 층들(606)을 형성하는 재료들은 상이한 작용들에 의한 에칭에 민감할 수 있다. 예로서, 초기 구성에서 노출된 감지 층(608) 아래에 배치된 제1 마스크 층(610)은 제1 마스크 재료로 형성될 수 있고, 초기 구성 동안에 주변 환경에 노출될 수 있는 제2 마스크 층(614)은 제2 마스크 재료로 형성될 수 있다. 제1 마스크 재료는 챔버 볼륨 내의 에천트에 의한 에칭에 민감할 수 있고, 제2 마스크 재료는 동일한 에천트에 의한 에칭에 민감하지 않을 수 있거나, 또는 그 반대일 수도 있다. 따라서, 제2 마스크 층(614)이 에칭되어 하부의 제2 감지 층(616)을 노출시키는 경우, 이용된 에천트는 제1 마스크 층(610)을 제거할 수 없으며, 그에 따라 제1 마이크로 센서(212)의 하부의 제1 감지 층(612)은 제2 감지 층(616)이 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링하고 있을 때 온전하고 보호된 상태로 유지될 수 있다.In one embodiment, alternating mask layers 606 of the first micro sensor 212 or the second micro sensor 214 may include different materials. More specifically, the materials forming the mask layers 606 may be susceptible to etching by different actions. As an example, a first mask layer 610 disposed below the sensing layer 608 exposed in the initial construction may be formed of a first mask material, and a second mask layer 610 that may be exposed to the surrounding environment during initial construction. 614 may be formed of a second mask material. The first mask material may be sensitive to etching by the etchant in the chamber volume, and the second mask material may not be sensitive to etching by the same etchant, or vice versa. Thus, when the second mask layer 614 is etched to expose the underlying second sense layer 616, the etchant used cannot remove the first mask layer 610, and thus the first micro sensor ( The underlying first sense layer 612 of 212 may remain intact and protected while the second sense layer 616 is monitoring the wafer fabrication process.

[0084] 각각의 마이크로 센서 내의 감지 층들(604)은 하나 이상의 마스크 층들(606)에 의해 서로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서(212)의 노출된 감지 층(608)은 제1 마스크 층(610)에 의해 제1 감지 층(612)으로부터 분리될 수 있다. 즉, 마스크 층(606)의 제1 마스크 층은 노출된 감지 층(608)과 제1 감지 층(612) 사이에 있을 수 있다. 유사하게, 중간 마스크 층(618)은 노출된 감지 층(608)과 제1 감지 층(612) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 중간 마스크 층(618)은 도시된 바와 같이 제1 마스크 층(610) 아래에, 또는 제1 마스크 층(610) 위에 있을 수 있다. 다시 말해서, 마이크로 센서의 2 개의 감지 층들은 마이크로 센서의 2 개 이상의 마스크 층들에 의해 분리될 수 있다. 또한, 동일한 마이크로 센서의 마스크 층들은 이종 재료들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 마스크 층(618)은 제1 마스크 층(610)과 상이한 에천트에 의한 에칭에 민감한 상이한 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 마이크로 센서의 마스크 층들(606)은 이종 재료들로 형성될 수 있어, 사전결정된 에천트들에 의해 선택적으로 에칭되어 원하는 대로 하부 구조를 노출시킬 수 있다.The sensing layers 604 in each micro sensor may be separated from each other by one or more mask layers 606 . For example, the exposed sensing layer 608 of the first micro sensor 212 may be separated from the first sensing layer 612 by a first mask layer 610 . That is, the first mask layer of the mask layer 606 may be between the exposed sense layer 608 and the first sense layer 612 . Similarly, an intermediate mask layer 618 may be disposed between the exposed sense layer 608 and the first sense layer 612 . For example, the intermediate mask layer 618 may be under the first mask layer 610 or over the first mask layer 610 as shown. In other words, the two sensing layers of the micro sensor may be separated by two or more mask layers of the micro sensor. Also, the mask layers of the same micro-sensor may include dissimilar materials. For example, the intermediate mask layer 618 may be formed of a different material that is susceptible to etching by a different etchant than the first mask layer 610 . Thus, the mask layers 606 of each micro sensor can be formed of dissimilar materials, which can be selectively etched by predetermined etchants to expose the underlying structure as desired.

[0085] 도 6에 도시된 적층 구조는 개별 마이크로 센서들 또는 마이크로 센서의 일부분들을 나타내는 감지 층들(604)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 마이크로 센서(212)는 각각의 제1 및 제2 도체들(그러한 도체들은 도 9와 관련하여 후술함)을 갖는 몇 개의 적층되고 수직으로 오프셋된 용량성 마이크로 센서들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제1 마이크로 센서(212)는 개별적인 용량성 마이크로 센서인 것으로 고려될 수 있고, 그에 따라 후술되는 바와 같은 용량성 마이크로 센서의 세장형 도체는 개재된 마스크 층들(606)에 의해 서로 절연된 몇 개의 수직으로 분리된 감지 층들(604)을 포함하는 적층 구조를 갖도록 형성될 수 있다.The stacked structure shown in FIG. 6 may include sensing layers 604 representing individual micro-sensors or portions of micro-sensors. More specifically, the first microsensor 212 includes several stacked vertically offset capacitive microsensors having respective first and second conductors (such conductors are described below with respect to FIG. 9 ). can do. Alternatively, the first micro-sensor 212 may be considered to be a separate capacitive micro-sensor such that the elongate conductors of the capacitive micro-sensor as described below are insulated from each other by intervening mask layers 606 . It can be formed to have a stacked structure including several vertically separated sensing layers 604 that are

[0086] 마이크로 센서가 적층 구조를 포함하는 경우, 다양한 층들의 에칭은 마이크로 센서의 파라미터를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 센서 자체가 층을 이루는 경우, 층들의 제거는 센서의 커패시턴스를 변화시킬 수 있다. 따라서, 커패시턴스가 변화함에 따라, 센서는 에칭을 조정하도록 재보정될 수 있다. 즉, 센서는 웨이퍼 제조 프로세스의 정확한 감지를 위해 새로운 기본 커패시턴스를 조정하도록 재보정될 수 있다.[0086] When the micro sensor includes a layered structure, etching of the various layers may change the parameters of the micro sensor. For example, if the sensor itself is layered, removal of the layers may change the capacitance of the sensor. Thus, as the capacitance changes, the sensor can be recalibrated to adjust the etch. That is, the sensor can be recalibrated to adjust the new base capacitance for accurate sensing of the wafer fabrication process.

[0087] 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른, 선택적으로 노출 가능한 감지 층들(604) 위에 블랭킷 마스크 층(702)을 갖는 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도가 도시되어 있다. 몇 개의 마이크로 센서들은 장착 표면(602) 위에 나란히 배열될 수 있다. 가장 좌측의 마이크로 센서는 초기 구성에서 노출된 감지 층(608)을 포함할 수 있다. 대조적으로, 다른 마이크로 센서들, 예를 들어 제1 마이크로 센서(212) 및 제2 마이크로 센서(214)는 각각의 감지 층들(604) 및 마스크 층들(606)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서(212)는 제1 감지 층(612) 위에 제1 마스크 층(610)을 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 마이크로 센서(214)는 제2 감지 층(616) 위에 제2 마스크 층(614)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , there is shown a cross-sectional view of several micro sensors having a blanket mask layer 702 over selectively exposable sensing layers 604 , according to one embodiment. Several micro-sensors may be arranged side-by-side on the mounting surface 602 . The leftmost micro sensor may include an exposed sensing layer 608 in its initial configuration. In contrast, other micro-sensors, such as first micro-sensor 212 and second micro-sensor 214 , may include sensing layers 604 and mask layers 606 , respectively. For example, the first micro sensor 212 may include a first mask layer 610 on the first sensing layer 612 . Similarly, the second micro sensor 214 can include a second mask layer 614 over the second sensing layer 616 .

[0088] 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로 센서의 각각의 마스크 층들(606)은 블랭킷 마스크 층(702)의 일부분일 수 있다. 보다 상세하게는, 노출된 감지 층(608)이 초기 구성 동안에 주변 환경을 모니터링하고 있을 때, 덮인 감지 층들(604)을 보호하기 위해 연속 마스크 코팅이 각각의 센서 프로브들(sensor probes) 위에 도포될 수 있다. 블랭킷 마스크 층(702)은 웨이퍼 제조 프로세스가 노출된 감지 층(608)에 의해 모니터링되는 동안에 사용되는 에천트에 저항성을 가질 수 있다. 후술되는 바와 같이, 노출된 감지 층(608)이 수명 종료에 도달한 경우, 블랭킷 마스크 층(702)이 민감한 다른 에천트가 사용될 수 있으며, 다른 에천트는 블랭킷 마스크 층(702)의 두께를 감소시킬 수 있어, 마스크 재료가 제거되어 인접한 마이크로 센서들을 노출시키고, 예를 들어 제1 마이크로 센서(212)를 노출시킨다.As shown, each of the mask layers 606 of each micro sensor may be part of a blanket mask layer 702 . More specifically, a continuous mask coating may be applied over each of the sensor probes to protect the overlying sensing layers 604 when the exposed sensing layer 608 is monitoring the surrounding environment during initial configuration. can The blanket mask layer 702 may be resistant to etchants used while the wafer fabrication process is monitored by the exposed sense layer 608 . As described below, when the exposed sense layer 608 has reached end-of-life, another etchant to which the blanket mask layer 702 is sensitive may be used, which will reduce the thickness of the blanket mask layer 702 , as will be described below. The mask material may be removed to expose adjacent microsensors, eg, first microsensors 212 .

[0089] 블랭킷 마스크 층(702)은 마이크로 센서를 덮는 블랭킷 마스크 층(702)의 부분의 각각의 두께에 기초하여 하부의 마이크로 센서들(210)이 에천트에 의해 순차적으로 노출되도록 가변 두께를 갖는 층 프로파일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 블랭킷 마스크 층(702)은 제1 감지 층(612) 위의 제1 마스크 층(610)이 제1 두께를 갖고, 제2 감지 층(616) 위의 제2 마스크 층(614)이 제1 두께와 상이한 제2 두께를 갖도록, 도시된 바와 같이 웨지형 층 프로파일(wedge-shaped layer profile)을 가질 수 있다. 즉, 제1 두께는 제2 두께보다 작을 수 있고, 그에 따라 균일한 레이트로 블랭킷 마스크 층(702)을 제거하게 되면, 제2 감지 층(616) 이전에 제1 감지 층(612)을 노출시킬 것이다. 블랭킷 마스크 층(702)의 층 프로파일은 임의의 가변 두께의 프로파일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층 프로파일은 단차형, 포물선형 등일 수 있다.[0089] The blanket mask layer 702 has a variable thickness such that the underlying micro sensors 210 are sequentially exposed by the etchant based on the respective thickness of the portion of the blanket mask layer 702 covering the micro sensor. It may include a layer profile. For example, the blanket mask layer 702 may include a first mask layer 610 over the first sense layer 612 having a first thickness, and a second mask layer 614 over the second sense layer 616 It may have a wedge-shaped layer profile as shown to have a second thickness different from this first thickness. That is, the first thickness may be less than the second thickness, so that removing the blanket mask layer 702 at a uniform rate will expose the first sensing layer 612 before the second sensing layer 616 . will be. The layer profile of the blanket mask layer 702 may include a profile of any variable thickness. For example, the layer profile may be stepped, parabolic, or the like.

[0090] 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른, 선택적으로 노출 가능한 감지 층들(604) 위에 상이한 재료들의 마스크 층들(606)을 갖는 몇 개의 마이크로 센서들의 단면도가 도시되어 있다. 마이크로 센서들의 몇 개의 세트들이 장착 표면(602) 상에 배열될 수 있다. 마이크로 센서들의 각 세트는 각각의 마스크 층들(606)에 의해 덮인 각각의 감지 층들(604)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 센서들(212)의 세트는 각각의 제1 감지 층들(612)(숨겨짐) 위에 각각의 제1 마스크 층들(610)을 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 마이크로 센서들(214)의 세트는 각각의 제2 감지 층들(616)(숨겨짐) 위에 각각의 제2 마스크 층들(614)을 포함할 수 있다. 웨이퍼 제조 프로세스 동안의 어느 한 시간에, 마이크로 센서들의 세트는 각각의 노출된 감지 층들(608)을 포함할 수 있다. 따라서, 노출된 감지 층들(608)은, 마이크로 센서들의 다른 세트들의 감지 층들(604)이 각각의 마스크 층들(606) 아래에 보호된 상태로 유지되는 동안에, 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링할 수 있고, 예를 들어 에칭될 수 있다.Referring to FIG. 8 , there is shown a cross-sectional view of several micro sensors having mask layers 606 of different materials over selectively exposable sensing layers 604 , according to one embodiment. Several sets of micro sensors may be arranged on the mounting surface 602 . Each set of micro sensors may include respective sensing layers 604 covered by respective mask layers 606 . For example, the set of first micro sensors 212 may include respective first mask layers 610 over respective first sensing layers 612 (hidden). Similarly, the second set of micro sensors 214 may include respective second mask layers 614 over each of the second sense layers 616 (hidden). At any point during the wafer fabrication process, the set of micro sensors may include respective exposed sensing layers 608 . Thus, the exposed sense layers 608 can monitor the wafer fabrication process while the sense layers 604 of other sets of micro sensors remain protected under the respective mask layers 606 , e.g. For example, it may be etched.

[0091] 마이크로 센서들의 다양한 세트들의 각각의 마스크 층들(606)은 상이한 에천트들에 의한 에칭에 민감한 상이한 재료들로 형성될 수 있다. 따라서, 다양한 세트들의 마스크 층들(606)은, 노출된 감지 층들(608)의 다른 세트가 사용되었을 때, 및/또는 수명 종료에 도달했을 때 하부의 감지 층들(604)을 노출시키도록 선택적으로 제거될 수 있다.[0091] Each of the mask layers 606 of the various sets of micro sensors may be formed of different materials susceptible to etching by different etchants. Accordingly, the various sets of mask layers 606 are selectively removed to expose the underlying sense layers 604 when another set of exposed sense layers 608 has been used and/or has reached end-of-life. can be

[0092] 일 실시예에서, 마이크로 센서들의 각 세트는 각각의 전기 버스(802)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 마이크로 센서들의 세트들은 개별적으로 샘플링되어 마이크로 센서들의 파라미터의 변화를 검출할 수 있고, 그에 따라 웨이퍼 제조 프로세스를 측정 및 모니터링할 수 있다.In one embodiment, each set of micro sensors is electrically connected to a respective electrical bus 802 . Thus, sets of microsensors may be individually sampled to detect changes in the parameters of the microsensors, thereby measuring and monitoring the wafer fabrication process.

[0093] 전술한 센서 방식들은 하이브리드 센서 구성(hybrid sensor configuration)으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 관련하여 설명된 바와 같은 다층 센서 구조들은, 도 7의 블랭킷 마스크 층(702)에 도시된 프로파일과 같은 가변 두께를 갖는 상부 마스크를 포함할 수 있다. 마이크로 센서들의 제1 세트의 감지 층들(604)은 가변 두께 상부 마스크를 에칭함으로써 순차적으로 노출될 수 있고, 다음에 마이크로 센서들의 후속 감지 층들(604)은 적층 구조의 수직으로 오프셋된 감지 층들(604) 사이의 중간 마스크 층들(618)을 제거함으로써 노출될 수 있다.[0093] The sensor schemes described above may be combined into a hybrid sensor configuration. For example, multilayer sensor structures as described with respect to FIG. 6 may include a top mask having a variable thickness, such as the profile shown in blanket mask layer 702 of FIG. 7 . The sensing layers 604 of a first set of micro sensors may be sequentially exposed by etching a variable thickness top mask, followed by subsequent sensing layers 604 of the micro sensors being stacked with vertically offset sensing layers 604 in a stack. ) by removing the intermediate mask layers 618 between them.

[0094] 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로 센서의 사시도가 도시되어 있다. 마이크로 센서(210)는 커패시턴스를 갖는 용량성 마이크로 센서를 포함할 수 있고, 마이크로 센서(210)의 커패시턴스는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 의해 수행되는 웨이퍼 제조 프로세스에 응답하여 변화할 수 있다. 마이크로 센서(210)는 측정 회로에 연결된 2 개 이상의 전극들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서(210)는 유전체 갭(dielectric gap)에 의해 제2 도체(904)로부터 분리된 제1 도체(902)를 포함하는, 감지 층 내의 한 쌍의 도체들을 가질 수 있다. 제1 도체(902) 및/또는 제2 도체(904)는 전기적으로 대전될 수 있다. 예를 들어, 전극들 중 하나 이상은 전자 회로(218)의 측정 회로로부터의 신호들을 구동 및 감지하도록 직접 연결될(tied) 수 있다. 일 실시예에서, 전극들 중 하나는 접지 전위에 연결된다.[0094] Referring to FIG. 9, there is shown a perspective view of a micro sensor of a wafer processing system according to one embodiment. The micro sensor 210 may include a capacitive micro sensor having a capacitance, wherein the capacitance of the micro sensor 210 may change in response to a wafer fabrication process performed by the wafer processing tool 102 . The micro sensor 210 may use two or more electrodes connected to a measurement circuit. For example, the micro sensor 210 may have a pair of conductors in a sensing layer, including a first conductor 902 separated from a second conductor 904 by a dielectric gap. The first conductor 902 and/or the second conductor 904 may be electrically charged. For example, one or more of the electrodes may be directly tied to drive and sense signals from the measurement circuitry of the electronic circuitry 218 . In one embodiment, one of the electrodes is connected to ground potential.

[0095] 제1 도체(902) 및 제2 도체(904)는 전도성 재료, 예컨대 폴리실리콘, 알루미늄, 텅스텐 등으로 형성될 수 있다. 도체들은 기판(906) 상에 형성되거나 다른 방식으로 장착될 수 있다. 기판(906)은 입자 모니터링 디바이스(200)의 웨이퍼 기판(202)의 일부분일 수 있다. 대안적으로, 기판(906)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상에 장착될 수 있다. 기판(906)은 실리콘 웨이퍼 기판, 유기 재료, 블랭킷 유리 기판, 또는 다른 고체 유전체 기판, 예를 들어 알루미나(alumina), 석영, 실리카(silica) 등일 수 있다.[0095] The first conductor 902 and the second conductor 904 may be formed of a conductive material, such as polysilicon, aluminum, tungsten, or the like. The conductors may be formed on the substrate 906 or otherwise mounted. The substrate 906 may be part of a wafer substrate 202 of the particle monitoring device 200 . Alternatively, the substrate 906 may be mounted on the wafer processing tool 102 . The substrate 906 may be a silicon wafer substrate, an organic material, a blanket glass substrate, or other solid dielectric substrate, such as alumina, quartz, silica, or the like.

[0096] 각각의 도체는 각각의 평면들을 따라 전도성 패드(908)로부터 연장되는 몇 개의 핑거형 도체들(fingerlike conductors)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도체(902)는 몇 개의 제1 세장형 도체들(910)을 포함할 수 있고, 제2 세장형 도체(912)는 몇 개의 제2 세장형 도체들(912)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 세장형 도체들(910) 및 제2 세장형 도체들(912)은 깍지끼어져 있다. 보다 상세하게는, 세장형 도체들은 핑거형 구조체들 사이에 커패시턴스를 형성하도록 동일한 평면 내에서 상호로킹되거나 상호맞물려질 수 있다. 신호들은 전도성 패드들(908)을 통해 세장형 도체들 내로 그리고 밖으로 운반될 수 있다. 따라서, 마이크로 센서(210)는 평면 구성을 갖는 커패시터를 포함할 수 있다.Each conductor may include several fingerlike conductors extending from the conductive pad 908 along respective planes. For example, the first conductor 902 may include several first elongate conductors 910 , and the second elongate conductor 912 may include several second elongate conductors 912 . can do. In one embodiment, the first elongate conductors 910 and the second elongate conductors 912 are interdigitated. More particularly, the elongate conductors may be interlocked or interdigitated in the same plane to form a capacitance between the finger-like structures. Signals may be carried into and out of the elongate conductors via conductive pads 908 . Accordingly, the micro sensor 210 may include a capacitor having a planar configuration.

[0097] 마이크로 센서(210)는 감도를 최대화하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서(210)의 전극들은 작은 크기로 형성되고, 작은 공간에 의해 분리될 수 있다. 이러한 크기 스케일링은, 센서들을 개별적으로, 그리고 전체적으로 보다 작은 입자들에 민감하고 입자들을 보다 이산적으로 검출할 수 있게 제조함으로써 높은 감도 및 활성 영역 밀도를 달성할 수 있다. 예로서, 각각의 세장형 도체는 3 미크론 미만의 유전체 갭 거리만큼 분리될 수 있다. 일부 실시예에서, 유전체 갭 거리는 50 내지 100 ㎚의 범위일 수 있다. 따라서, 마이크로 센서(210)는 전극들 사이의 유전 특성들에서 작은 섭동들(perturbations)을 검출할 수 있다. 모니터링 및 제어 전자 회로(218)의 디자인은 또한 감도를 변조하도록 조작될 수 있다. 따라서, 마이크로 센서들(210)의 전형적인 검출 범위들은 낮은 펨토패럿(femtofarad) 내지 수십 피코패럿(picofarad) 범위에 있을 수 있고, 검출 분해능은 대략 아토패럿(attofarad) 정도일 수 있다.[0097] The micro sensor 210 may be designed to maximize sensitivity. For example, the electrodes of the micro sensor 210 may be formed in a small size and separated by a small space. This size scaling can achieve high sensitivity and active area density by making the sensors individually and collectively sensitive to smaller particles and more discretely detectable. As an example, each elongate conductor may be separated by a dielectric gap distance of less than 3 microns. In some embodiments, the dielectric gap distance may range from 50 to 100 nm. Thus, the micro sensor 210 can detect small perturbations in the dielectric properties between the electrodes. The design of the monitoring and control electronics 218 may also be manipulated to modulate the sensitivity. Accordingly, typical detection ranges of the micro sensors 210 may be in the range of low femtofarads to tens of picofarads, and the detection resolution may be on the order of attofarads.

[0098] 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로 센서의 사시도가 도시되어 있다. 마이크로 센서(210)는 제1 도체(902) 또는 제2 도체(904) 중 하나 이상 위에 코팅(1002)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅(1002)은 평면형 깍지낀 커패시터로 패터닝된 도체들의 영역 위에 도포될 수 있다. 코팅(1002)은 유기 또는 유전체 재료일 수 있다. 보다 상세하게는, 코팅(1002)은 웨이퍼 제조 프로세스에 반응하도록 선택된 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅(1002)은 에칭 프로세스의 타겟 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 코팅(1002)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 유전체 재료를 포함한다. 따라서, 에칭 프로세스가 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 의해 수행될 때, 소정량의 코팅(1002)이 제거될 수 있다.Referring to FIG. 10 , there is shown a perspective view of a micro sensor of a wafer processing system according to one embodiment. The micro sensor 210 may include a coating 1002 over one or more of the first conductor 902 or the second conductor 904 . For example, coating 1002 may be applied over areas of patterned conductors with planar interdigitated capacitors. Coating 1002 may be an organic or dielectric material. More specifically, the coating 1002 may include a material selected to be responsive to the wafer fabrication process. For example, the coating 1002 may include a target material of an etching process. In one embodiment, coating 1002 includes a dielectric material such as silicon oxide or silicon nitride. Accordingly, when the etching process is performed by the wafer processing tool 102 , an amount of the coating 1002 may be removed.

[0099] 일 실시예에서, 코팅(1002)은 마이크로 센서(210)의 마스크 층의 일부분을 형성하고, 도체들(902, 904)은 마이크로 센서(210)의 감지 층의 일부분을 형성한다. 센서 층들은 또한 다층이고, 전술한 바와 같이 개재된 마스크 층들을 포함할 수 있다.In one embodiment, the coating 1002 forms part of the mask layer of the micro sensor 210 , and the conductors 902 , 904 form part of the sensing layer of the micro sensor 210 . The sensor layers are also multi-layered and may include intervening mask layers as described above.

[00100] 도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로 센서의, 도 10의 선 A-A를 따라 절취한 단면도가 도시되어 있다. 마이크로 센서(210)는 기판(906) 위에 한 쌍의 도체들(1102)을 포함한다. 한 쌍의 도체들(1102)은, 예를 들어 제1 도체(902)의 제1 세장형 도체(910) 및 제2 도체(904)의 제2 세장형 도체(912)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 한 쌍의 도체들(1102)은 코팅(1002)에 의해 적어도 부분적으로 덮일 수 있다. 코팅(1002)은 도 10에 도시된 바와 같은 블랭킷 코팅일 수 있다. 보다 상세하게는, 코팅(1002)은 깍지낀 도체들 사이에 측방향으로, 즉 유전체 갭을 충전하는 필러 부분(filler portion)(1104), 및 도체들의 상부 표면 위에 성층화된 오버코트 부분(overcoat portion)(1106)을 포함할 수 있다. 코팅(1002)은 적층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 필러(1104)는 경질 유전체, 예컨대 산화물 또는 질화물과 같은 제1 재료로 형성된 제1 층일 수 있고, 오버코트(1106)는 유기 재료와 같은 제2 재료로 형성된 제2 층일 수 있다. 코팅(1002)의 어느 부분도 선택적이라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 코팅(1002)은 도체들 사이에 측방향으로 필러(1104)를 포함하고, 코팅(1002)은 도체들의 상부 표면이 노출되도록 오버코트(1106)를 포함하지 않는다. 대안적으로, 코팅(1002)은 도체들 위에 오버코트(1106)를 포함할 수 있고, 코팅(1002)은 도체들 사이에서 측방향으로 유전체 갭 내에 보이드(void)가 존재하도록 필러(1104)를 포함하지 않을 수 있다. 코팅(1002)의 다른 실시예들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 코팅(1002)은 컨포멀(conformal)형일 수 있어서, 예를 들어 2 나노미터 두께의 얇은 컨포멀 코팅(conformal coating)이 기판(906) 및 도체들의 상부 및 측방향 표면들 위에 성층화된다. 세장형 도체들은 컨포멀 코팅(1002)의 두께, 예를 들어 3 미크론보다 큰 폭 또는 높이를 가질 수 있으며, 그에 따라 코팅(1002)은 마이크로 센서(210)의 전체 표면을 덮을 수 있고, 한 쌍의 도체들(1102) 사이의 유전체 갭의 적어도 일부분이 충전되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 11 , there is shown a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 10 of a micro sensor of a wafer processing system according to one embodiment. The micro sensor 210 includes a pair of conductors 1102 over a substrate 906 . The pair of conductors 1102 may include, for example, a first elongate conductor 910 of a first conductor 902 and a second elongate conductor 912 of a second conductor 904 . As noted above, the pair of conductors 1102 may be at least partially covered by the coating 1002 . The coating 1002 may be a blanket coating as shown in FIG. 10 . More specifically, the coating 1002 includes a filler portion 1104 that laterally fills the dielectric gap between the interdigitated conductors, and an overcoat portion layered over the top surfaces of the conductors. (1106) may be included. Coating 1002 may have a layered structure, for example filler 1104 may be a first layer formed of a first material such as a hard dielectric, such as an oxide or nitride, and overcoat 1106 may be formed of a first material such as an organic material. It may be a second layer formed of two materials. It will be appreciated that any portion of the coating 1002 is optional. For example, in one embodiment, the coating 1002 includes filler 1104 laterally between the conductors, and the coating 1002 does not include an overcoat 1106 such that the top surfaces of the conductors are exposed. Alternatively, the coating 1002 may include an overcoat 1106 over the conductors, wherein the coating 1002 includes a filler 1104 such that voids exist in the dielectric gap laterally between the conductors. may not Other embodiments of coating 1002 may be used. For example, the coating 1002 may be conformal such that, for example, a thin conformal coating 2 nanometers thick is layered over the top and lateral surfaces of the substrate 906 and conductors. do. The elongated conductors may have a thickness or a height or width of greater than 3 microns, for example, of the conformal coating 1002 , such that the coating 1002 may cover the entire surface of the micro sensor 210 , and a pair of At least a portion of the dielectric gap between the conductors 1102 of

[00101] 마이크로 센서(210)의 임의의 부분 상에의 재료(1108)의 증착은 마이크로 센서(210)의 커패시턴스의 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 깍지낀 핑거형 구조체들 또는 도 10에 도시된 코팅(1002) 상에의 재료(1108)의 증착은 한 쌍의 도체들(1102) 사이의 전기장을 변경함으로써 커패시턴스를 변화시킬 수 있다.Deposition of material 1108 on any portion of micro sensor 210 may result in a change in capacitance of micro sensor 210 . For example, deposition of material 1108 onto the interdigitated finger-like structures shown in FIG. 9 or coating 1002 shown in FIG. can change

[00102] 일 실시예에서, 마이크로 센서(210) 상에 증착된 재료(1108)는 가스이다. 따라서, 마이크로 센서(210)는 몇 개의 표면적 증가 구조체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표면적 증가 구조체들은 가스를 포획 또는 흡수하도록 설계된 섬유들 또는 기공들(1110)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅(1002)은 프로세스 챔버(114) 내의 스폰지(sponge)와 같은 가스를 흡수하기 위해 사전결정된 다공도를 갖는 재료, 예를 들어 다공성 산질화물을 포함할 수 있다. 가스가 기공들(1110)에 의해 흡수될 때, 가스는, 예를 들어 공기-충전된 기공들(1110)과 비교하여 벌크 재료(bulk material)의 유전 상수를 증가시킴으로써, 코팅(1002)의 유전 상수를 변경시킬 수 있고, 커패시턴스가 변화할 수 있다.In one embodiment, the material 1108 deposited on the micro sensor 210 is a gas. Accordingly, the micro sensor 210 may include several surface area increasing structures. For example, the surface area increasing structures may include fibers or pores 1110 designed to trap or absorb gas. For example, the coating 1002 may include a material having a predetermined porosity to absorb a gas such as a sponge within the process chamber 114 , for example, a porous oxynitride. When the gas is absorbed by the pores 1110 , the gas increases the dielectric constant of the bulk material compared to the air-filled pores 1110 , for example, thereby causing the dielectric of the coating 1002 . You can change the constant, and the capacitance can change.

[00103] 마이크로 센서(210)로부터의 재료의 제거는 마이크로 센서(210)의 커패시턴스의 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 깍지낀 핑거형 구조체들 또는 코팅(1002)으로부터의 재료(1108)의 제거는 전기장을 변경시킴으로써 커패시턴스를 변화시킬 수 있다.Removal of material from the micro sensor 210 may result in a change in the capacitance of the micro sensor 210 . For example, removal of material 1108 from interdigitated finger-like structures or coating 1002 may change the capacitance by changing the electric field.

[00104] 재료(1108)의 증착 또는 제거에 의해 야기된 커패시턴스 변화는 증착의 양 또는 레이트를 결정하도록 감지될 수 있다. 예를 들어, 커패시턴스의 변화는 추가되거나 제거된 재료(1108)의 양과 직접적으로 상관될 수 있다. 또한, 커패시턴스가 실시간으로 모니터링될 수 있다면, 예를 들어 분당 옹스트롱(angstroms per minute) 단위의 에칭 레이트가 계산될 수 있다. 예비 데이터는 마이크로 센서들(210) 상에의 입자들의 존재를 검출하기 위해 마이크로 센서들(210)의 커패시턴스 변화들이 측정될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 추가적으로, 몇 개의 마이크로 센서들(210)은 비교적 큰 입자들을 검출하도록 다중화될 수 있다. 유사하게, 마이크로 센서들(210)의 조합이 입자 크기를 결정하는 데 사용될 수 있다.A change in capacitance caused by deposition or removal of material 1108 may be sensed to determine an amount or rate of deposition. For example, the change in capacitance can be directly correlated with the amount of material 1108 added or removed. Also, if the capacitance can be monitored in real time, the etch rate in angstroms per minute, for example, can be calculated. Preliminary data indicates that capacitance changes of the micro sensors 210 can be measured to detect the presence of particles on the micro sensors 210 . Additionally, several micro sensors 210 can be multiplexed to detect relatively large particles. Similarly, a combination of micro sensors 210 may be used to determine particle size.

[00105] 도체들(902, 904), 기판(906) 및 코팅(1002)의 재료 선택은 마이크로 센서(210)가 모니터링 또는 제어하는 데 사용되는 프로세스에 기초하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구조체들 중 하나 이상은 모니터링되고 있는 에칭 프로세스에 대해 불투과성일 수 있다. 예를 들어, 코팅(1002)은 에칭 프로세스에 의해 제거되도록 설계될 수 있으며, 기판(906)은 에칭 프로세스에 대해 불투과성이도록 설계될 수 있다. 유사하게, 코팅(1002)은 프로세스에 의해 제거 가능할 수 있으며, 세장형 도체들은 프로세스에 의해 제거 가능하지 않을 수 있다.Material selection of conductors 902 , 904 , substrate 906 , and coating 1002 may be made based on a process used by micro sensor 210 to monitor or control. For example, one or more of the structures may be impermeable to the etch process being monitored. For example, the coating 1002 may be designed to be removed by an etching process, and the substrate 906 may be designed to be impermeable to the etching process. Similarly, coating 1002 may be process removable, and the elongate conductors may not be process removable.

[00106] 마이크로 센서(210)의 구조체들의 기하 형상은 또한 모니터링 또는 제어되는 프로세스에 대응하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 프로세스가 재료 증착을 포함하는 경우, 재료(1108)가 도체들 상에 또는 도체들 사이에 증착될 때 검출 가능한 커패시턴스 변화가 일어나는 것을 보장하기 위해 핑거형 구조체들은 가능한 한 서로 근접하게 배치될 수 있다. 도체들의 두께도 또한 변경될 수 있다. 예를 들어, 깍지낀 세장형 도체들은 평면 구조가 아니라, 구조를 평행 플레이트 구조와 더 유사하게 하도록 두껍게 될 수 있다.The geometry of the structures of the micro sensor 210 may also be designed to correspond to a monitored or controlled process. For example, if the process includes material deposition, the finger-like structures are placed as close to each other as possible to ensure that a detectable change in capacitance occurs when material 1108 is deposited on or between conductors. can be The thickness of the conductors can also be varied. For example, the interdigitated elongate conductors are not planar, but rather thickened to make the structure more like a parallel plate structure.

[00107] 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템의 트랜지스터 센서(transistor sensor) 유형의 마이크로 센서의 개략도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 프로세싱 장비의 하나 이상의 마이크로 센서들(210)은 트랜지스터 센서(1200)를 포함한다. 트랜지스터 센서(1200)는 마이크로 센서(210)의 감지 층의 일부분을 형성할 수 있다. 트랜지스터 센서(1200)는 하나 이상의 트랜지스터, 예를 들어 MOSFET(1202)을 포함할 수 있다. MOSFET(1202)은 소스(1204), 드레인(drain)(1206) 및 게이트(gate)(1208)를 포함할 수 있다. 트랜지스터 센서(1200)는 또한 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 재료(1108)를 수용 또는 방출하는 컬렉터(collector)(1210)를 포함할 수 있다. 컬렉터(1210)는 MOSFET(1202)와 물리적으로 분리될 수 있지만, 서브 구성요소들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 컬렉터(1210)는 전기 트레이스(1212)를 통해 MOSFET(1202)의 게이트(1208)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, MOSFET(1202)은 컬렉터(1210)가 MOSFET(1202)으로부터 이격된 사전결정된 위치에 위치된 경우에도 재료(1108)가 컬렉터(1210) 상에 내려앉거나 컬렉터(1210)로부터 증발한 것을 검출하도록 구성될 수 있다.12 , there is shown a schematic diagram of a micro sensor of the transistor sensor type of a wafer processing system, according to one embodiment. In one embodiment, the one or more micro sensors 210 of the wafer processing equipment include a transistor sensor 1200 . Transistor sensor 1200 may form part of a sensing layer of micro sensor 210 . Transistor sensor 1200 may include one or more transistors, eg, MOSFET 1202 . The MOSFET 1202 may include a source 1204 , a drain 1206 , and a gate 1208 . Transistor sensor 1200 may also include a collector 1210 that receives or discharges material 1108 during the wafer fabrication process. The collector 1210 may be physically isolated from the MOSFET 1202 , but the subcomponents may be electrically connected to each other. For example, collector 1210 may be electrically coupled to gate 1208 of MOSFET 1202 via electrical trace 1212 . Thus, MOSFET 1202 detects that material 1108 has settled on or evaporated from collector 1210 even when collector 1210 is positioned at a predetermined location away from MOSFET 1202 . can be configured to

[00108] 컬렉터(1210)는 재료(1108)를 수용하도록 크기 설정 및 구성될 수 있다. 예를 들어, 재료(1108) 입자들의 전형적인 크기는 45 나노미터 내지 1 미크론 범위일 수 있고, 그에 따라 컬렉터(1210)는 적어도 1 미크론의 직경을 갖는 외부 림(outer rim)을 갖는 외부 프로파일을 포함할 수 있다. 하향 방향에서 보았을 때의 외부 림의 형상은 원형, 직사각형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 또한, 컬렉터(1210)는 편평할 수 있고, 즉 평면형 센서 표면을 가질 수 있거나, 컬렉터(1210)는 원추형 센서 표면을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 컬렉터(1210)는 MOSFET(1202)과는 별개의 구조체가 아니고, 대신에 MOSFET(1202)에 합체된다. 예를 들어, 컬렉터(1210)는 MOSFET(1202)의 게이트(1208) 상의 수집 영역일 수 있다.Collector 1210 may be sized and configured to receive material 1108 . For example, a typical size of particles 1108 of material may range from 45 nanometers to 1 micron, such that collector 1210 includes an outer profile having an outer rim having a diameter of at least 1 micron. can do. The shape of the outer rim when viewed from the downward direction may be circular, rectangular or any other shape. Also, collector 1210 may be flat, ie, have a planar sensor surface, or collector 1210 may have a conical sensor surface. In one embodiment, collector 1210 is not a separate structure from MOSFET 1202 , but instead is incorporated into MOSFET 1202 . For example, collector 1210 may be a collection region on gate 1208 of MOSFET 1202 .

[00109] 후술되는 마이크로-공진기 센서(1300)와 유사하게, 트랜지스터 센서(1200)의 컬렉터(1210)는 웨이퍼(402)의 표면을 시뮬레이션하도록 구성된 센서 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터 센서(1200)는 웨이퍼(402) 근처에, 예를 들어 유지 표면(412) 상에 위치될 수 있고, 센서 표면은 웨이퍼 표면이 향하는 방향에 평행한 전방 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 컬렉터(1210)는, 예를 들어 동일하거나 상이한 재료의 베이스 층 및 상부 층을 갖는 다층 구조를 포함할 수 있다.Similar to the micro-resonator sensor 1300 described below, the collector 1210 of the transistor sensor 1200 may include a sensor surface configured to simulate a surface of a wafer 402 . For example, the transistor sensor 1200 may be positioned near the wafer 402 , such as on a holding surface 412 , the sensor surface being oriented to face a forward direction parallel to the direction the wafer surface is facing. can Collector 1210 may include a multi-layered structure having, for example, a base layer and a top layer of the same or different materials.

[00110] 일 실시예에서, 트랜지스터 센서(1200)의 파라미터는 MOSFET(1202)에 대응한다. 보다 상세하게는, 트랜지스터 센서(1200)의 파라미터는 게이트(1208)를 가로질러 측정된 MOSFET(1202)의 임계 전압(threshold voltage)일 수 있다. 임계 전압은 컬렉터(1210) 상의 재료(1108)의 존재 또는 부존재에 직접적으로 대응할 수 있다. 예를 들어, 임계 전압은 제1 양의 재료(1108)가 컬렉터(1210) 상에 있을 때 제1 값을 가질 수 있고, 임계 전압은 제2 양의 재료(1108)가 컬렉터(1210) 상에 있을 때 제2 값(제1 값과 상이함)을 가질 수 있다. 따라서, 컬렉터(1210)의 센서 표면으로부터 수집되거나 방출된 재료(1108)는 트랜지스터 센서(1200)의 임계 전압에 기초하여 결정될 수 있다. 프로세서(508)는 임계 전압의 변화를 검출하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 임계 전압의 변화가 검출될 때, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 이 변화를, 입자 검출, 또는 재료(1108)의 증착 또는 제거의 양으로서 기록할 수 있다. 임계 전압은 웨이퍼(402) 상에의 재료(1108)의 실제 증착 레이트 또는 웨이퍼(402)로부터 재료(1108)의 실제 제거 레이트를 결정하도록 시간 경과에 따라 기록될 수 있다.In one embodiment, the parameter of the transistor sensor 1200 corresponds to the MOSFET 1202 . More specifically, the parameter of transistor sensor 1200 may be the threshold voltage of MOSFET 1202 measured across gate 1208 . The threshold voltage may directly correspond to the presence or absence of material 1108 on collector 1210 . For example, the threshold voltage may have a first value when a first amount of material 1108 is on collector 1210 , and the threshold voltage is such that a second amount of material 1108 is on collector 1210 . may have a second value (different from the first value) when present. Accordingly, the material 1108 collected or emitted from the sensor surface of the collector 1210 may be determined based on the threshold voltage of the transistor sensor 1200 . The processor 508 may be configured to detect a change in threshold voltage, so that when a change in the threshold voltage is detected, the wafer processing tool 102 detects the change in particle detection, or deposition of material 1108 , or It can be recorded as the amount of removal. The threshold voltage may be recorded over time to determine an actual deposition rate of material 1108 on wafer 402 or an actual removal rate of material 1108 from wafer 402 .

[00111] 도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템의 마이크로-공진기 유형의 마이크로 센서의 개략도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 하나 이상의 마이크로 센서는 마이크로-공진기 센서(1300)를 포함한다. 마이크로-공진기 센서(1300)는 마이크로 센서(210)의 감지 층의 일부분을 형성할 수 있다. 마이크로-공진기 센서(1300)는 수정 진동자 미량 천칭(QCM), 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave; SAW), 또는 박막 벌크 음향 공진기들(Film Bulk Acoustic Resonators; FBAR)과 같은 적합한 공진 질량 센서(resonant mass sensor)일 수 있으며, 이들 모두는 그 표면들 상에 증착된 공기중 입자들의 누적 질량(1302)을 정량화한다. 마이크로-공진기 센서들(1300)의 복잡성 및 다양성에 대한 설명은 간결화 및 이해의 용이화의 목적으로 간략화된 설명을 위해 여기서는 설명되지 않는다. 마이크로-공진기 센서(들)(1300)는 입자 모니터링 디바이스(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102) 상의 사전결정된 위치들에 분포될 수 있다. 각각의 마이크로-공진기 센서(1300)는 당업계에 알려진 바와 같이, 특성 주파수, 예를 들어 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 매우 상세하게 들어가지 않고, 마이크로-공진기 센서(1300)는 단순한 질량-스프링 시스템(mass-spring system)으로 나타낼 수 있다. 마이크로-공진기 센서(1300)의 특성 주파수는 마이크로-공진기 시스템의 질량(1302)에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 특성 주파수는 마이크로-공진기 센서(1300)의 sqrt(k/M)에 비례할 수 있으며, 여기서, 'M'은 질량(1302)에 대응하고, 'k'는 마이크로-공진기 센서(1300)의 비례 상수에 대응한다. 따라서, 마이크로-공진기 센서(1300)가 예를 들어 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 재료(1108)를 수용 또는 방출할 때 특성 주파수가 시프팅(shifting)한다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 재료(1108), 예를 들어 반도체 재료가 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 프로세스 챔버(114) 내의 마이크로-공진기 센서(1300)의 센서 표면 상에 증착되거나 센서 표면으로부터 제거될 때, 마이크로 공진 센서(1300)의 질량(1302)은 변화하고, 따라서 특성 주파수가 시프팅한다.[00111] Referring to FIG. 13, there is shown a schematic diagram of a micro-resonator type micro sensor of a wafer processing system, according to one embodiment. In one embodiment, the one or more micro sensors of the wafer processing tool 102 include a micro-resonator sensor 1300 . The micro-resonator sensor 1300 may form part of the sensing layer of the micro sensor 210 . The micro-resonator sensor 1300 is a suitable resonant mass sensor such as a quartz crystal microbalance (QCM), a Surface Acoustic Wave (SAW), or Film Bulk Acoustic Resonators (FBAR). ), all of which quantify the cumulative mass 1302 of airborne particles deposited on their surfaces. A description of the complexity and variety of micro-resonator sensors 1300 is not described herein for the sake of brevity and ease of understanding, for purposes of brevity and ease of understanding. The micro-resonator sensor(s) 1300 may be distributed at predetermined locations on the particle monitoring device 200 or the wafer processing tool 102 . Each micro-resonator sensor 1300 may have a characteristic frequency, eg, a resonant frequency, as is known in the art. For example, without going into great detail, the micro-resonator sensor 1300 may be represented as a simple mass-spring system. The characteristic frequency of the micro-resonator sensor 1300 may be inversely proportional to the mass 1302 of the micro-resonator system. For example, the characteristic frequency may be proportional to the sqrt(k/M) of the micro-resonator sensor 1300, where 'M' corresponds to the mass 1302 and 'k' is the micro-resonator sensor ( 1300) corresponding to the proportionality constant. Accordingly, it will be appreciated that the characteristic frequency shifts when the micro-resonator sensor 1300 receives or releases the material 1108 during, for example, a wafer fabrication process. For example, when a material 1108 , such as a semiconductor material, is deposited on or removed from the sensor surface of the micro-resonator sensor 1300 within the process chamber 114 of the wafer processing tool 102 , the micro The mass 1302 of the resonant sensor 1300 changes, and thus the characteristic frequency shifts.

[00112] 일 실시예에서, 센서 표면은 재료(1108)를 포함한다. 보다 상세하게는, 센서 표면은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 웨이퍼(402) 상에 증착되거나 웨이퍼(402)로부터 제거되는 재료(1108)와 동일한 반도체 재료(1108)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 제조 프로세스가 실리콘 웨이퍼(402) 상에 실리콘을 증착하기 위한 증착 프로세스인 경우, 센서 표면은 실리콘을 포함하여, 웨이퍼(402)와의 상호작용과 유사한 방식으로 증착된 재료(1108)가 센서 표면과 상호작용하는 것을 보장할 수 있다. 유사하게, 웨이퍼 제조 프로세스가 실리콘 웨이퍼(402)로부터 실리콘을 제거하기 위한 에칭 프로세스인 경우, 센서 표면은 실리콘을 포함하여, 실리콘 웨이퍼(402)로부터의 실리콘의 제거 레이트와 유사한 레이트로 재료(1108)가 센서 표면으로부터 에칭되는 것을 보장할 수 있다. 따라서, 센서 표면은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 웨이퍼(402)에 동시에 일어나는 실제 증착 레이트 또는 제거 레이트를 측정하기 위해 웨이퍼(402)의 표면을 시뮬레이션할 수 있다.In one embodiment, the sensor surface includes material 1108 . More specifically, the sensor surface may be formed of the same semiconductor material 1108 as the material 1108 deposited on or removed from the wafer 402 during the wafer fabrication process. For example, if the wafer fabrication process is a deposition process for depositing silicon on a silicon wafer 402 , the sensor surface may include silicon and deposited material 1108 in a manner similar to interaction with the wafer 402 . to interact with the sensor surface. Similarly, if the wafer fabrication process is an etch process to remove silicon from a silicon wafer 402 , the sensor surface may contain silicon and material 1108 at a rate similar to the removal rate of silicon from the silicon wafer 402 . is etched from the sensor surface. Thus, the sensor surface may simulate the surface of the wafer 402 to measure the actual deposition rate or removal rate concurrently occurring on the wafer 402 during the wafer fabrication process.

[00113] 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 광 센서 유형의 마이크로 센서의 개략도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 하나 이상의 마이크로 센서들은 광 센서(1400)를 포함한다. 광 센서(1400)는 마이크로 센서(210)의 감지 층의 일부분을 형성할 수 있다. 광 센서(1400)는 당업계에 알려진 바와 같은 마이크로-광기전 시스템들(Micro-Opto-electro-Mechanical Systems; MOEMS)일 수 있으며, 알려진 반도체 프로세싱 동작들을 사용하여 기판 상에 직접 형성될 수 있다. MOEMS의 복잡성 및 다양성에 대한 설명은 간결화 및 이해의 용이화의 목적으로 간략화된 설명을 위해 여기서는 설명되지 않는다. 광 센서(1400)는 기판의 센서 표면(도시되지 않음)에 걸쳐 분포된 몇 개의 마이크로 미러들(micro mirrors) 또는 렌즈들을 포함할 수 있다. 매우 상세하게 들어가지 않고, 광 센서(1400)는 광원(1404)으로부터 나오는 광학 경로(1402)를 포함할 수 있다. 광학 경로(1402)는 광원(1404)과 광 검출기(1406) 사이에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 광 센서(1400)의 파라미터는 광원(1404)으로부터의 광이 광 검출기(1406)에서 수신되는지 여부에 대응한다. 예를 들어, 파라미터는 광학 경로(1402)를 방해하는 재료(1108)에 응답하여 변화할 수 있다. 즉, 재료(1108)의 입자들이 광학 경로(1402)를 통과하거나 광학 경로(1402) 내에 놓이고 광원(1404)과 광 검출기(1406) 사이에서 광을 차단할 때, 파라미터가 변화할 수 있다. 일 실시예에서, 입자가 광 센서(1400)를 통과할 때, 광원(1404)으로부터의 광은 다른 광 검출기(1406)로 향하는 상이한 광학 경로(1402)를 따라 반사된다. 다른 광 검출기(1406)에 의한 반사된 광의 검출은 광 센서(1400)의 파라미터에 대한 변화를 초래할 수 있다. 파라미터는, 예를 들어 광 검출에 대응하는 광 센서(1400)의 출력 전압일 수 있다. 프로세서(508)는 출력 전압의 변화를 검출하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 출력 전압의 변화가 검출될 때 및/또는 광학 경로(1402)에서의 방해가 검출될 때, 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 이 변화를, 기판 상의 센서 표면 상에의 재료(1108)의 증착 또는 센서 표면으로부터의 재료(1108)의 제거로서 기록할 수 있으며, 그에 따라 증착/제거의 양들 및/또는 레이트들이 실시간으로 측정 및 모니터링될 수 있다. [00113] Referring to FIG. 14, there is shown a schematic diagram of a micro sensor of the optical sensor type of a wafer processing system according to one embodiment. In one embodiment, the one or more micro sensors of the wafer processing tool 102 include an optical sensor 1400 . The optical sensor 1400 may form part of the sensing layer of the micro sensor 210 . The optical sensor 1400 may be Micro-Opto-electro-Mechanical Systems (MOEMS) as known in the art, and may be formed directly on a substrate using known semiconductor processing operations. Descriptions of the complexity and diversity of MOEMS are not described herein for the sake of brevity and ease of understanding, for purposes of simplicity. The optical sensor 1400 may include several micro mirrors or lenses distributed over a sensor surface (not shown) of a substrate. Without going into great detail, the optical sensor 1400 may include an optical path 1402 emanating from the light source 1404 . The optical path 1402 may be between the light source 1404 and the light detector 1406 . In one embodiment, the parameter of the light sensor 1400 corresponds to whether light from the light source 1404 is received at the light detector 1406 . For example, the parameter may change in response to the material 1108 interfering with the optical path 1402 . That is, as particles of material 1108 pass or lie within optical path 1402 and block light between light source 1404 and light detector 1406 , the parameter may change. In one embodiment, as the particle passes through the light sensor 1400 , light from the light source 1404 is reflected along different optical paths 1402 towards another light detector 1406 . Detection of reflected light by another light detector 1406 may result in a change to a parameter of the light sensor 1400 . The parameter may be, for example, an output voltage of the light sensor 1400 corresponding to light detection. The processor 508 may be configured to detect a change in output voltage, such that when a change in the output voltage is detected and/or when a disturbance in the optical path 1402 is detected, the wafer processing tool 102 is configured to: This change can be recorded as the deposition of material 1108 on the sensor surface on the substrate or removal of material 1108 from the sensor surface, so that the amounts and/or rates of deposition/removal are measured and can be monitored.

[00114] 전술한 마이크로 센서 유형들은 외부 압력들과 독립적인 전기적 파라미터들에 기초하여 동작하기 때문에, 마이크로-공진기 센서(1300), 트랜지스터 센서(1200) 또는 광 센서(1400) 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 마이크로 센서들(210)을 갖는 입자 모니터링 디바이스(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 진공 상태들 하에서를 포함하여, 임의의 압력 체계에서 작동할 수 있음이 이해될 것이다. 유사하게, 마이크로 센서들은 무플라즈마 상태들 하에서를 포함하여, 챔버 볼륨(406)의 가스 일관성에 관계없이 동작할 수 있다.[00114] Since the micro-sensor types described above operate based on electrical parameters independent of external pressures, they may include one or more of a micro-resonator sensor 1300 , a transistor sensor 1200 , or a light sensor 1400 . It will be appreciated that the particle monitoring device 200 or wafer processing tool 102 having one or more micro sensors 210 may operate in any pressure regime, including under vacuum conditions. Similarly, microsensors can operate regardless of the gas consistency of chamber volume 406 , including under plasma-free conditions.

[00115] 입자 모니터링 디바이스(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)은 전술한 센서들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서들(210)은 하부 기판 상에 수천 개씩 그룹화될 수 있다. 보다 상세하게는, 마이크로 센서들(210)은 뱅크들(banks)로 연결될 수 있어, 뱅크들로부터 상이한 수의 커패시터들을 선택함으로써 기본 커패시턴스가 선택될 수 있다. 그러한 선택은 프로세서(508)에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(508)는 상이한 유형들의 센서들을 모니터링한다. 예를 들어, 재료 증착을 검출하도록 구성된 마이크로 센서(210) 및 재료 에칭을 검출하도록 구성된 마이크로 센서(210)가 동시에 모니터링되거나, 웨이퍼 제조 프로세스의 상이한 단계들 동안에 모니터링되어, 추가적인 데이터를 수집하고 다목적 센서를 형성할 수 있다. 유사하게, 아날로그-디지털 용량성 측정 회로가 추가적인 정보를 얻기 위해 상이한 주파수들에서 마이크로 센서들(210)을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정 회로는 추가적인 정보를 수집하기 위해, 저주파수 또는 고주파수에서, 또는 광범위한 주파수들을 통해 스위핑함으로써, 하나 이상의 마이크로 센서들(210)을 탐색할 수 있다.The particle monitoring device 200 or wafer processing tool 102 may include any combination of the sensors described above. For example, the micro sensors 210 may be grouped by thousands on the lower substrate. More specifically, the micro-sensors 210 may be connected in banks, such that a basic capacitance may be selected by selecting a different number of capacitors from the banks. Such selection may be controlled by the processor 508 . In one embodiment, the processor 508 monitors different types of sensors. For example, a micro-sensor 210 configured to detect material deposition and a micro-sensor 210 configured to detect material etch are monitored simultaneously, or monitored during different stages of a wafer fabrication process, to collect additional data and to be a multi-purpose sensor can form. Similarly, analog-to-digital capacitive measurement circuitry can be used to monitor the micro sensors 210 at different frequencies to obtain additional information. For example, the measurement circuitry may search the one or more micro sensors 210 by sweeping at a low or high frequency, or through a wide range of frequencies, to gather additional information.

[00116] 예를 들어 프로세스 챔버(114) 상에 장착된 마이크로 센서들을 갖는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)이 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링 또는 제어하는 데 사용될 수 있다. 모니터링은 액티브 마이크로 센서들이 수명 종료에 도달함에 따라 마이크로 센서들의 감지 층들을 리프레시하거나 노출시키는 것을 포함한다. 제한적이진 않지만, 그러한 모니터링 및 제어를 수행하는 몇 개의 방법들이 후술된다. 간결화를 위해, 후술되는 방법들에서의 동작들은 커패시턴스 파라미터를 갖는 마이크로 센서의 모니터링을 지칭할 수 있지만, 상기 방법들은 전술한 마이크로 센서 유형들과 같은 다른 마이크로 센서 유형들을 포함하도록 적응될 수 있다.For example, a wafer processing tool 102 having micro sensors mounted on the process chamber 114 may be used to monitor or control a wafer fabrication process. Monitoring includes refreshing or exposing the sensing layers of the micro sensors as the active micro sensors reach end-of-life. Although not limiting, several methods of performing such monitoring and control are described below. For brevity, the operations in the methods described below may refer to monitoring of a micro sensor having a capacitance parameter, although the methods may be adapted to include other micro sensor types, such as the micro sensor types described above.

[00117] 도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들을 리프레시하는 방법의 동작들을 나타내는 흐름도의 도면이 도시되어 있다. 도 16a 내지 도 16c는 도 15에서 설명된 방법의 동작들을 도시하고, 그에 따라 도 15 및 도 16a 내지 도 16c가 하기에서 함께 설명된다.[00117] Referring to FIG. 15, there is shown a diagram of a flow diagram representing operations of a method of refreshing micro sensors of a wafer processing equipment, according to one embodiment. 16A-16C show operations of the method described in FIG. 15 , whereby FIGS. 15 and 16A-16C are described together below.

[00118] 웨이퍼 프로세싱 장비는 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이 선택적으로 노출 가능한 마이크로 센서들을 포함할 수 있다. 동작(1502)에서, 웨이퍼 제조 프로세스는 프로세스 챔버(114)에서 개시될 수 있다. 도 16a를 참조하면, 웨이퍼(402)는 몇 개의 마이크로 센서들(210)을 갖는 챔버 볼륨 내로 로딩될 수 있고, 에칭 프로세스가 개시될 수 있다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 가장 좌측의 마이크로 센서(210)는 초기 구성에서 노출될 수 있다. 즉, 웨이퍼 제조 프로세스가 시작될 때, 가장 좌측의 마이크로 센서(210)는 챔버 볼륨(406)에 노출될 수 있다.[00118] The wafer processing equipment may include selectively exposable micro-sensors as described above with respect to FIG. 7 . At operation 1502 , a wafer fabrication process may be initiated in process chamber 114 . Referring to FIG. 16A , a wafer 402 may be loaded into a chamber volume with several micro sensors 210 and the etching process may be initiated. As shown in FIG. 16A , the leftmost micro sensor 210 may be exposed in the initial configuration. That is, when the wafer fabrication process begins, the leftmost micro sensor 210 may be exposed to the chamber volume 406 .

[00119] 동작(1504)에서, 웨이퍼 제조 프로세스는 재료를 웨이퍼(402)로부터 제거하기 위한 에칭을 포함할 수 있다. 가장 좌측의 마이크로 센서(210)는 웨이퍼와 유사한 재료를 포함하는 감지 층을 갖는 노출된 마이크로 센서일 수 있다. 따라서, 노출된 마이크로 센서의 노출된 감지 층 상의 노출된 센서 표면은 웨이퍼 제조 프로세스의 에천트에 의해 에칭될 수 있다. 따라서, 노출된 마이크로 센서는 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 재료 제거를 감지 및 모니터링할 수 있다.At operation 1504 , the wafer fabrication process may include etching to remove material from the wafer 402 . The leftmost micro sensor 210 may be an exposed micro sensor having a sensing layer comprising a wafer-like material. Thus, the exposed sensor surface on the exposed sensing layer of the exposed micro-sensor may be etched by an etchant in the wafer fabrication process. Thus, the exposed micro-sensor can detect and monitor material removal during the wafer fabrication process.

[00120] 노출된 마이크로 센서에 인접하여 있을 수 있는 제1 마이크로 센서(212)는 챔버 볼륨(406)에 노출된 제1 마스크 층(610)을 포함할 수 있다. 제1 마스크 층(610)은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 사용된 에천트에 대해 불투과성일 수 있다. 따라서, 제1 마스크 층(610) 아래의 제1 감지 층(612)은 웨이퍼 제조 프로세스의 단계 동안에 에칭 프로세스로부터 보호될 수 있다.The first micro sensor 212 , which may be adjacent the exposed micro sensor, may include a first mask layer 610 exposed in the chamber volume 406 . The first mask layer 610 may be impermeable to the etchant used during the wafer fabrication process. Accordingly, the first sensing layer 612 under the first mask layer 610 may be protected from etching processes during steps of the wafer fabrication process.

[00121] 노출된 마이크로 센서는 센서가 수명 종료에 도달할 때까지 에칭될 수 있다. 노출된 마이크로 센서는, 수명 종료를 나타내는, 센서의 감도가 허용 가능한 범위를 벗어나는 방식으로 노출된 감지 표면의 표면 모폴로지(morphology)가 변화한 시기를 결정하도록 모니터링될 수 있다. 수명 종료에 대해 노출된 마이크로 센서를 시험하는 것은 전기적 진단 절차를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기적 입력은 대응하는 전기 트레이스(216)를 통해 노출된 마이크로 센서에 전달될 수 있으며, 노출된 마이크로 센서로부터의 출력이 측정될 수 있다. 노출된 마이크로 센서의 출력은 입력 신호에 대한 응답일 수 있으며, 마이크로 센서의 파라미터에 대응할 수 있다. 예를 들어, 출력은 노출된 마이크로 센서의 감도에 대응할 수 있다. 그러한 경우에, 감도는 표면 모폴로지에 기초하여 변할 수 있고, 그에 따라 출력이 사전결정된 값일 때, 노출된 마이크로 센서가 수명 종료 상태에 있는 것으로 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 노출된 마이크로 센서는 마이크로 센서의 파라미터가 사전결정된 방식으로 거동할 때 수명 종료 상태에 있을 수 있다. 예를 들어, 노출된 마이크로 센서가 용량성 마이크로 센서인 경우, 마이크로 센서의 커패시턴스가 웨이퍼 제조 프로세스에 대해 더 이상 선형적으로 변화하지 않을 때, 노출된 마이크로 센서는 수명 종료 상태에 있을 수 있다.[00121] The exposed micro-sensor may be etched until the sensor reaches end-of-life. The exposed micro-sensor may be monitored to determine when the surface morphology of the exposed sensing surface has changed in such a way that the sensitivity of the sensor is outside an acceptable range, indicating end-of-life. Testing exposed microsensors for end-of-life may include electrical diagnostic procedures. For example, an electrical input may be passed to an exposed micro-sensor via a corresponding electrical trace 216 , and an output from the exposed micro-sensor may be measured. An output of the exposed micro-sensor may be in response to an input signal, and may correspond to a parameter of the micro-sensor. For example, the output may correspond to the sensitivity of the exposed micro-sensor. In such a case, the sensitivity may vary based on the surface morphology, so that when the output is a predetermined value, it may be determined that the exposed micro-sensor is in an end-of-life state. In one embodiment, the exposed micro sensor may be in an end-of-life state when a parameter of the micro sensor behaves in a predetermined manner. For example, if the exposed microsensor is a capacitive microsensor, the exposed microsensor may be in an end-of-life state when the capacitance of the microsensor no longer changes linearly with respect to the wafer fabrication process.

[00122] 노출된 마이크로 센서가 교체를 위해 폐기처분될 필요가 있는 경우, 다른 마이크로 센서가 선택적으로 노출될 수 있다. 동작(1506)에서, 노출된 마이크로 센서에 인접하게 도시된 제1 마이크로 센서(212)의 제1 마스크 층(610)이 박리되어 제1 마이크로 센서(212)의 제1 감지 층(612) 상의 제1 센서 표면을 노출시킬 수 있다. 제1 마스크 층(610)의 박리는 다양한 기술들을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 마스크 층은 제1 마스크 층(610)을 공격하는 화학물질에 의해 박리될 수 있다. 화학물질의 레시피(recipe)는 마스크 재료에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크 층(610)을 포함하는 블랭킷 마스크 층(702)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있고, 박리 화학물질은 산화물 또는 질화물 재료를 제거하도록 적절하게 조제될 수 있다.[00122] When an exposed micro-sensor needs to be disposed of for replacement, other micro-sensors may be selectively exposed. In operation 1506 , the first mask layer 610 of the first micro-sensor 212 shown adjacent the exposed micro-sensor is peeled off and the first on the first sensing layer 612 of the first micro-sensor 212 is removed. 1 The sensor surface can be exposed. Exfoliation of the first mask layer 610 may be performed using various techniques. For example, the mask layer may be peeled off by a chemical that attacks the first mask layer 610 . The chemical recipe may vary depending on the mask material. For example, the blanket mask layer 702 including the first mask layer 610 may include an oxide or nitride, and the exfoliation chemistry may be suitably formulated to remove the oxide or nitride material.

[00123] 일 실시예에서, 블랭킷 마스크 층(702)은 웨이퍼 제조 프로세스가 제거하도록 설계된 것과 상이한 재료로 형성된다. 예를 들어, 웨이퍼 제조 프로세스는 산화물 재료를 제거하도록 설계될 수 있으며, 그에 따라 블랭킷 마스크 층(702)은 보호 질화물 층으로 형성될 수 있다. 따라서, 웨이퍼 제조 프로세스의 타겟 재료는 제1 마스크 층(610)을 박리하는 데 사용되는 에천트에 대해 불투과성일 수 있다.In one embodiment, the blanket mask layer 702 is formed of a different material than the wafer fabrication process is designed to remove. For example, a wafer fabrication process may be designed to remove oxide material, such that the blanket mask layer 702 may be formed of a protective nitride layer. Accordingly, the target material of the wafer fabrication process may be impermeable to the etchant used to exfoliate the first mask layer 610 .

[00124] 센서 표면을 덮는 마스크 층은 대안적인 기술들을 사용하여 박리될 수 있다. 예를 들어, 마스크 층은 마스크 층이 분해 및/또는 용해되게 하는 열적 기술, 즉 상승된 온도를 사용하여 박리될 수 있다. 일 실시예에서, 마스크 층은 다른 작용제들을 사용하여 분해 및/또는 용해될 수 있다. 예를 들어, 하부의 감지 층이 노출되도록 마스크 층(702)을 용해시키고 박리하기 위해 물이 마스크 층(702)에 인가될 수 있다.[00124] The mask layer covering the sensor surface may be peeled off using alternative techniques. For example, the mask layer may be peeled off using a thermal technique that causes the mask layer to decompose and/or dissolve, ie, an elevated temperature. In one embodiment, the mask layer may be degraded and/or dissolved using other agents. For example, water may be applied to the mask layer 702 to dissolve and exfoliate the mask layer 702 such that the underlying sensing layer is exposed.

[00125] 도 16b에 도시된 바와 같이, 블랭킷 마스크 층(702)은 제1 마이크로 센서(212)를 폐기처분된 가장 좌측의 마이크로 센서(210)의 우측으로 노출시키도록 벗겨질 수 있다. 일 실시예에서, 가장 좌측의 마이크로 센서(210)는 센서의 임의의 전기적 샘플링을 중단함으로써, 즉 센서를 전기적으로 분리함으로써 서비스로부터 제거될 수 있다. 블랭킷 마스크 층(702)의 제거 레이트는, 상이한 이유들로, 예를 들어 에칭 프로세스의 변동들에 따라 변할 수 있고, 그에 따라 블랭킷 마스크 층(702)이 제1 마이크로 센서(212)를 노출시키기에 충분히 많이 벗겨졌지만, 제2 마이크로 센서(214)의 제2 감지 층(616)을 노출시키기에는 충분하지 않게 벗겨졌을 때를 검출하는 것은, 유용한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제1 마이크로 센서(212) 및 제2 마이크로 센서(214)는 마스크 층의 박리 동안에 동시에 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 센서들의 파라미터, 예를 들어 커패시턴스가 감지될 수 있다. 커패시턴스는 마이크로 센서들의 감지 층 위의 마스크 층의 두께 및/또는 존재에 기초하여 변할 수 있으며, 그에 따라 마스크 층이 제1 감지 층(612)으로부터 제거되고 제2 감지 층(616) 위에 여전히 존재할 때가 결정될 수 있다. 이러한 진단은 웨이퍼 제조 프로세스에서의 다음 동작, 예를 들어 웨이퍼 에칭 프로세스의 속행을 트리거하는 데 사용될 수 있다.As shown in FIG. 16B , the blanket mask layer 702 may be peeled off to expose the first micro sensor 212 to the right of the disposed leftmost micro sensor 210 . In one embodiment, the leftmost micro sensor 210 may be removed from service by stopping any electrical sampling of the sensor, ie by electrically disconnecting the sensor. The removal rate of the blanket mask layer 702 may vary for different reasons, such as with variations in the etching process, so that the blanket mask layer 702 exposes the first micro sensor 212 . Detecting when sufficiently stripped, but not sufficiently stripped to expose the second sensing layer 616 of the second microsensor 214 can provide useful information. For this purpose, the first micro-sensor 212 and the second micro-sensor 214 can be monitored simultaneously during exfoliation of the mask layer. For example, a parameter of the micro-sensors, eg capacitance, can be sensed. The capacitance may vary based on the thickness and/or presence of the mask layer over the sense layer of the micro sensors, such that when the mask layer is removed from the first sense layer 612 and still exists over the second sense layer 616 . can be decided. Such diagnostics can be used to trigger the next action in the wafer fabrication process, for example, the continuation of the wafer etching process.

[00126] 동작(1508)에서, 노출된 제1 감지 층(612) 상의 노출된 센서 표면은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 에칭될 수 있다. 즉, 웨이퍼 제조 프로세스는 웨이퍼의 에칭을 포함할 수 있고, 제1 마이크로 센서(212)는 프로세스를 감지하도록 활성화될 수 있다. 이것은 제1 마이크로 센서(212)가 수명 종료에 도달할 때까지 계속될 수 있으며, 이 수명 종료는 전술한 바와 같이 결정될 수 있다.In an operation 1508 , the exposed sensor surface on the exposed first sense layer 612 may be etched during a wafer fabrication process. That is, the wafer fabrication process may include etching the wafer, and the first micro sensor 212 may be activated to sense the process. This may continue until the first microsensor 212 reaches an end of life, which may be determined as described above.

[00127] 동작(1510)에서, 제2 마이크로 센서(214)의 제2 마스크 층(614)은 제2 감지 층(616) 상의 제2 센서 표면을 노출시키도록 박리될 수 있다. 제2 센서 표면의 선택적 노출은 전술한 박리 기술들 중 임의의 것을 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 웨이퍼 제조 프로세스의 이전 세그먼트(segment) 동안 보호된 제2 마이크로 센서(214)는 웨이퍼 제조 프로세스의 후속 세그먼트 동안 액티브 센서가 되도록 노출될 수 있다. 수명 종료 상태에 있을 수 있는 제1 마이크로 센서(212)는 후속 세그먼트 동안에 폐기처분될 수 있다.In operation 1510 , the second mask layer 614 of the second micro sensor 214 may be peeled off to expose a second sensor surface on the second sensing layer 616 . Selective exposure of the second sensor surface may be performed using any of the exfoliation techniques described above. Thus, the second micro sensor 214 protected during a previous segment of the wafer fabrication process may be exposed to become an active sensor during a subsequent segment of the wafer fabrication process. The first micro sensor 212, which may be in an end-of-life state, may be disposed of during a subsequent segment.

[00128] 동작(1512)에서, 노출된 제2 감지 층(616) 상의 노출된 센서 표면은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 에칭될 수 있다. 즉, 웨이퍼 제조 프로세스는 웨이퍼의 에칭을 포함할 수 있고, 제2 마이크로 센서(214)는 프로세스를 감지하도록 활성화될 수 있다. 이것은 제2 마이크로 센서(214)가 수명 종료에 도달할 때까지 계속될 수 있으며, 이 수명 종료는 전술한 바와 같이 결정될 수 있다. 전술된 절차는 추가적인 마이크로 센서들을 노출시키도록 반복되어, 연장된 기간 동안, 예를 들어 수백 회의 프로세스 사이클들 동안 웨이퍼 제조 프로세스를 연속적으로 감지할 수 있다.In an operation 1512 , the exposed sensor surface on the exposed second sense layer 616 may be etched during a wafer fabrication process. That is, the wafer fabrication process may include etching the wafer, and the second micro sensor 214 may be activated to sense the process. This may continue until the second micro sensor 214 has reached an end of life, which may be determined as described above. The procedure described above can be repeated to expose additional micro sensors to continuously sense the wafer fabrication process for an extended period of time, eg, hundreds of process cycles.

[00129] 도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른, 웨이퍼 프로세싱 장비의 마이크로 센서들을 리프레시하는 방법의 동작들을 나타내는 흐름도의 도면이 도시되어 있다. 도 18a 내지 도 18f는 도 17에서 설명된 방법의 동작들을 도시하고, 그에 따라 도 17 및 도 18a 내지 도 18f는 하기에서 함께 설명된다.Referring to FIG. 17 , there is shown a diagram of a flowchart illustrating operations of a method of refreshing micro sensors of wafer processing equipment, according to one embodiment. 18A-18F show the operations of the method described in FIG. 17 , so FIGS. 17 and 18A-18F are described together below.

[00130] 웨이퍼 프로세싱 장비는 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 몇 개의 선택적으로 노출 가능한 마이크로 센서들을 포함할 수 있다. 동작(1702)에서, 웨이퍼 제조 프로세스는 프로세스 챔버에서 개시될 수 있다. 도 18a에 참조하면, 제1 마이크로 센서(212)는 초기 구성에서 노출된 감지 층을 포함할 수 있다. 초기 구성에서, 제2 마이크로 센서(214)는 하부의 제2 감지 층(616)을 보호하는 제2 마스크 층(614)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 감지 층(616)은 프로세스 챔버 내의 웨이퍼가 프로세싱되고 있을 때 제2 마스크 층(614)에 의해 보호될 수 있다.[00130] The wafer processing equipment may include several selectively exposable micro-sensors as described above with respect to FIG. 6 . At operation 1702 , a wafer fabrication process may be initiated in a process chamber. Referring to FIG. 18A , the first micro sensor 212 may include an exposed sensing layer in an initial configuration. In an initial configuration, the second micro sensor 214 may include a second mask layer 614 that protects the underlying second sensing layer 616 . More specifically, the second sense layer 616 may be protected by the second mask layer 614 while a wafer in the process chamber is being processed.

[00131] 동작(1704)에서, 웨이퍼 제조 프로세스는 재료를 웨이퍼로부터 제거하기 위한 에칭을 포함할 수 있다. 제1 마이크로 센서(212)의 노출된 감지 층은 웨이퍼와 유사한 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 노출된 감지 층 상의 노출된 센서 표면은 웨이퍼 제조 프로세스의 에천트에 의해 에칭될 수 있다. 따라서, 제1 마이크로 센서(212)의 노출된 감지 층은 재료 제거를 감지 및 모니터링할 수 있다. 그러나, 제1 센서 표면으로부터 재료를 제거하는 데 사용되는 에천트는 제2 마스크 층(614)으로부터 재료를 제거하지 않을 수 있다. 즉, 제1 마이크로 센서(212)에 인접하여 있을 수 있는 제2 마이크로 센서(214)는 챔버 볼륨에 노출된 제2 마스크 층(614)을 포함할 수 있다. 제2 마스크 층(614)은 노출된 감지 층과 다른 재료로 형성될 수 있으며, 그에 따라 제2 마스크 층(614) 아래의 제2 감지 층(616)은 웨이퍼 제조 프로세스의 단계 동안에 에칭 프로세스로부터 보호될 수 있다.At operation 1704 , the wafer fabrication process may include etching to remove material from the wafer. The exposed sensing layer of the first micro sensor 212 may include a wafer-like material. Accordingly, the exposed sensor surface on the exposed sensing layer may be etched by an etchant in the wafer fabrication process. Accordingly, the exposed sensing layer of the first micro sensor 212 can sense and monitor material removal. However, the etchant used to remove material from the first sensor surface may not remove material from the second mask layer 614 . That is, the second micro sensor 214 , which may be adjacent to the first micro sensor 212 , may include a second mask layer 614 exposed to the chamber volume. The second mask layer 614 may be formed of a different material than the exposed sensing layer, so that the second sensing layer 616 under the second mask layer 614 is protected from etching processes during steps of the wafer fabrication process. can be

[00132] 제1 마이크로 센서(212)의 노출된 감지 층은 센서가 수명 종료에 도달할 때까지 에칭될 수 있다. 제1 마이크로 센서(212)가 리프레시될 필요가 있을 때, 제2 마이크로 센서(214)의 제2 감지 층(616)은 선택적으로 노출될 수 있다.The exposed sensing layer of the first micro sensor 212 may be etched until the sensor reaches end-of-life. When the first micro-sensor 212 needs to be refreshed, the second sensing layer 616 of the second micro-sensor 214 may be selectively exposed.

[00133] 도 18c를 참조하면, 동작(1706)에서, 제2 감지 층(616)을 노출시키기 이전 또는 이후에, 제1 감지 층(612)의 임의의 나머지 센서 재료가 박리될 수 있다. 예를 들어, 전술한 박리 기술들 중 임의의 것이 나머지 제1 감지 층(612)을 제거하는 데 사용될 수 있다.Referring to FIG. 18C , in operation 1706 , any remaining sensor material of the first sensing layer 612 may be peeled off before or after exposing the second sensing layer 616 . For example, any of the exfoliation techniques described above may be used to remove the remaining first sensing layer 612 .

[00134] 동작(1708)에서, 제2 감지 층(616)은 제2 마스크 층(614)을 박리함으로써 노출될 수 있다. 전술한 박리 기술들 중 임의의 것이 제2 마스크 층(614)을 제거하는 데 사용될 수 있다. 제2 마스크 층(614)은 웨이퍼를 프로세싱하는 데 사용되는 에천트에 대해 불투과성일 수 있고, 제2 마스크 층(614)은 웨이퍼를 공격하지 않는 다른 에천트에 의한 에칭에 민감할 수 있다. 따라서, 제2 마스크 층(614)은 노출된 감지 층(608)의 제거 후에 챔버 볼륨에 노출된 웨이퍼 또는 제1 마스크 층(610)에 영향을 미치지 않고서 박리될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 마스크 층(614)은 제1 마스크 층(610)과 상이한 재료로 형성될 수 있고, 그에 따라 에천트의 적용은 하나의 마스크 층을 제거할 수 있지만 다른 마스크 층을 제거할 수 없다.In operation 1708 , the second sense layer 616 may be exposed by peeling off the second mask layer 614 . Any of the exfoliation techniques described above may be used to remove the second mask layer 614 . The second mask layer 614 may be impermeable to the etchant used to process the wafer, and the second mask layer 614 may be susceptible to etching by other etchants that do not attack the wafer. Accordingly, the second mask layer 614 may be peeled off after removal of the exposed sense layer 608 without affecting the wafer or the first mask layer 610 exposed to the chamber volume. More specifically, the second mask layer 614 may be formed of a different material than the first mask layer 610 , such that application of an etchant may remove one mask layer but remove another mask layer. Can not.

[00135] 도 18d를 참조하면, 동작(1710)에서, 제2 감지 층(616)을 노출시키도록 제2 마스크 층(614)을 제거한 후에, 제1 마이크로 센서(212)의 제1 마스크 층(610)이 중간 마스크 층(618)을 노출시키도록 박리될 수 있다. 중간 마스크 층(618)은 제1 마이크로 센서(212)의 하부 감지 층(604) 위에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 중간 마스크 층(618)은 웨이퍼를 프로세싱하는 데 사용되는 에천트에 의한 에칭에 대해 불투과성인 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 중간 마스크 층(618)은 웨이퍼 제조 프로세스의 초기 단계 동안에 제2 감지 층(616)을 보호하는 제2 마스크 층(614)과 동일한 재료를 가질 수 있다. 따라서, 중간 마스크 층(618)은 제2 감지 층(616)이 프로세스를 모니터링하고 있을 때 에천트에 의해 공격받지 않을 것이다.Referring to FIG. 18D , in operation 1710 , after removing the second mask layer 614 to expose the second sensing layer 616 , the first mask layer ( 610 may be stripped to expose intermediate mask layer 618 . An intermediate mask layer 618 may be formed over the lower sensing layer 604 of the first micro sensor 212 . More specifically, the intermediate mask layer 618 may be formed of a material that is impermeable to etching by the etchant used to process the wafer. For example, the intermediate mask layer 618 may have the same material as the second mask layer 614 that protects the second sense layer 616 during an initial stage of the wafer fabrication process. Thus, the intermediate mask layer 618 will not be attacked by the etchant when the second sense layer 616 is monitoring a process.

[00136] 도 18e를 참조하면, 동작(1712)에서, 제2 마이크로 센서(214)의 노출된 감지 층은 웨이퍼 제조 프로세스를 감지 및 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 감지 층(616)은 웨이퍼로부터의 재료 제거를 모니터링할 수 있다. 동시에, 중간 마스크 층(618)은 제1 마이크로 센서(212)의 하부 감지 층을 보호할 수 있다. 제2 마이크로 센서(214)의 노출된 감지 층은 센서가 수명 종료에 도달할 때까지 에칭될 수 있다.Referring to FIG. 18E , in operation 1712 , the exposed sensing layer of the second micro sensor 214 may be used to sense and monitor the wafer fabrication process. For example, the second sensing layer 616 may monitor material removal from the wafer. At the same time, the intermediate mask layer 618 may protect the lower sensing layer of the first micro sensor 212 . The exposed sensing layer of the second micro sensor 214 may be etched until the sensor reaches end-of-life.

[00137] 도 18f를 참조하면, 제2 마이크로 센서(214)가 교체될 필요가 있을 때, 제1 마이크로 센서(212)는 다른 감지 층(604)을 노출시킴으로써 리프레시될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 감지 층(616) 및 중간 마스크 층(618)이 그들 각각의 마이크로 센서들로부터 박리되어, 제1 마이크로 센서(212)의 하부 감지 층(604)을 노출시키고 제2 마이크로 센서(214)의 마스크 층(606)을 노출시킬 수 있다. 따라서, 제1 마이크로 센서(212) 및 제2 마이크로 센서(214)의 적층 구조들이 순차적으로 에칭되어 감지 층들을 간헐적으로 노출시킬 수 있고, 이는 마이크로 센서들 및 웨이퍼 제조 장비의 감지 능력을 리프레시한다.Referring to FIG. 18F , when the second micro sensor 214 needs to be replaced, the first micro sensor 212 can be refreshed by exposing another sensing layer 604 . More specifically, the second sensing layer 616 and the intermediate mask layer 618 are peeled away from their respective microsensors to expose the lower sensing layer 604 of the first microsensor 212 and the second microsensors. The mask layer 606 of the sensor 214 may be exposed. Accordingly, the stacked structures of the first micro sensor 212 and the second micro sensor 214 may be sequentially etched to intermittently expose the sensing layers, which refreshes the sensing capability of the micro sensors and wafer manufacturing equipment.

[00138] 도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로세싱 시스템의 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도가 도시되어 있다. 도시된 컴퓨터 시스템(104)의 하나 이상의 구성요소들은 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 전자 회로(218)에 사용될 수 있다. 따라서, 도 5와 관련하여 상기에서 논의된 전자 회로(218)는 컴퓨터 시스템(104)의 서브세트일 수 있다. 대안적으로, 전자 회로(218)는 입자 모니터링 디바이스(200) 또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)에 국부적일 수 있고, 컴퓨터 시스템(104)은 전자 회로(218) 및/또는 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 컴퓨터와 인터페이싱되는 제조 설비 호스트 컴퓨터일 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(104)은 웨이퍼 프로세싱 툴(102)의 로봇들, 로드록들(112), 프로세스 챔버들(114) 및 다른 구성요소들에 결합되어 이들을 제어한다. 컴퓨터 시스템(104)은 또한 전술한 바와 같이 마이크로 센서들(210)에 의해 제공된 입자 검출 또는 재료 증착/제거 정보를 수신 및 분석할 수 있다.19 , shown is a block diagram of an exemplary computer system of a wafer processing system in accordance with one embodiment. One or more components of the illustrated computer system 104 may be used in the electronic circuitry 218 of the wafer processing tool 102 . Accordingly, the electronic circuitry 218 discussed above with respect to FIG. 5 may be a subset of the computer system 104 . Alternatively, the electronic circuitry 218 may be local to the particle monitoring device 200 or the wafer processing tool 102 , and the computer system 104 may be local to the electronic circuitry 218 and/or the wafer processing tool 102 . It may be a manufacturing facility host computer that interfaces with the computer. In one embodiment, computer system 104 is coupled to and controls robots, loadlocks 112 , process chambers 114 and other components of wafer processing tool 102 . Computer system 104 may also receive and analyze particle detection or material deposition/removal information provided by micro sensors 210 as described above.

[00139] 컴퓨터 시스템(104)은 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet) 또는 인터넷으로 다른 머신들에 연결(예를 들어, 네트워킹)될 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)은 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 머신으로서 동작할 수 있거나, 또는 피어-투-피어(peer-to-peer)(또는 분산형) 네트워크 환경에서 피어 머신(peer machine)으로서 동작할 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)은 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋탑 박스(STB), 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 셀룰러폰(cellular telephone), 웹 어플라이언스(web appliance), 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지, 또는 해당 머신이 취해야 할 동작들을 지정하는 명령들의 세트를 (순차적으로 또는 다른 방식으로) 실행할 수 있는 임의의 머신일 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(104)에 대해 단일 머신만이 도시되어 있지만, "머신"이라는 용어는 또한, 본원에 설명된 방법들 중 임의의 하나 이상을 수행하는 명령들의 세트(또는 다중 세트들)를 개별적으로 또는 함께 실행하는 머신들의 임의의 집합을 포함하는 것으로 취해져야 한다.The computer system 104 may be connected (eg, networked) to other machines over a Local Area Network (LAN), an intranet, an extranet, or the Internet. Computer system 104 may operate as a server or client machine in a client-server network environment, or as a peer machine in a peer-to-peer (or distributed) network environment. can work Computer system 104 may be a personal computer (PC), tablet PC, set-top box (STB), personal digital assistant (PDA), cellular telephone, web appliance, server, network router, switch or It can be a bridge, or any machine capable of executing (sequentially or otherwise) a set of instructions that specify actions to be taken by that machine. Also, although only a single machine is shown with respect to computer system 104 , the term “machine” also refers to individually a set (or multiple sets) of instructions for performing any one or more of the methods described herein. It should be taken to include any set of machines running as or together.

[00140] 컴퓨터 시스템(104)은, 실시예들에 따라 프로세스를 수행하도록 컴퓨터 시스템(104)(또는 다른 전자 디바이스들)을 프로그램하는 데 사용될 수 있는 명령들을 저장하는 비일시적인 머신-판독 가능 매체를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 소프트웨어(1902)를 포함할 수 있다. 머신-판독 가능 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 머신-판독 가능(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능) 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터) 판독 가능 저장 매체(예를 들어, 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 자기 디스크 저장 매체들, 광학 저장 매체들, 플래시 메모리 디바이스들 등), 머신(예를 들어, 컴퓨터) 판독 가능 전송 매체(전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호들(예를 들어, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등)) 등을 포함한다.The computer system 104 may include a non-transitory machine-readable medium storing instructions that can be used to program the computer system 104 (or other electronic devices) to perform a process in accordance with embodiments. computer program product or software 1902 with Machine-readable media includes any mechanism for storing or transmitting information in a form readable by a machine (eg, a computer). For example, machine-readable (eg, computer-readable) media may include machine (eg, computer)-readable storage media (eg, read-only memory (“ROM”), random access memory (“” RAM"), magnetic disk storage media, optical storage media, flash memory devices, etc.), machine (eg computer) readable transmission medium (electrical, optical, acoustic or other form of propagated signals (eg, for example, infrared signals, digital signals, etc.)) and the like.

[00141] 일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(104)은 시스템 프로세서(1904), 메인 메모리(1906)(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 예컨대 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM) 등), 정적 메모리(1908)(예를 들어, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 등), 및 이차 메모리(예를 들어, 데이터 저장 디바이스(1924))를 포함하며, 이들은 버스(1909)를 통해 서로 통신한다.In one embodiment, the computer system 104 includes a system processor 1904 , main memory 1906 (eg, read-only memory (ROM), flash memory, dynamic random access memory (DRAM), such as synchronous DRAM (SDRAM) or Rambus DRAM (RDRAM), etc.), static memory 1908 (e.g., flash memory, static random access memory (SRAM), etc.), and secondary memory (e.g., data storage device 1924) ), and they communicate with each other via a bus 1909 .

[00142] 시스템 프로세서(1904)는 마이크로시스템 프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 범용 프로세싱 디바이스들을 표현한다. 더 구체적으로, 시스템 프로세서(1904)는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로시스템 프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로시스템 프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로시스템 프로세서, 다른 명령 세트들을 구현하는 시스템 프로세서, 또는 명령 세트들의 조합을 구현하는 시스템 프로세서들일 수 있다. 시스템 프로세서(1904)는 또한, 하나 이상의 특수-목적 프로세싱 디바이스들, 이를테면, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 시스템 프로세서(DSP), 네트워크 시스템 프로세서 등일 수 있다. 시스템 프로세서(1904)는 본원에서 설명되는 동작들을 수행하기 위한 프로세싱 로직(1910)을 실행하도록 구성된다.The system processor 1904 represents one or more general-purpose processing devices, such as a microsystem processor, central processing unit, or the like. More specifically, system processor 1904 is a complex instruction set computing (CISC) microsystem processor, a reduced instruction set computing (RISC) microsystem processor, a very long instruction word (VLIW) microsystem processor, a system implementing other instruction sets. It may be a processor, or system processors implementing a combination of instruction sets. The system processor 1904 may also be one or more special-purpose processing devices, such as an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), a digital signal system processor (DSP), a network system processor, or the like. The system processor 1904 is configured to execute processing logic 1910 for performing the operations described herein.

[00143] 컴퓨터 시스템(104)은 네트워크(1914)를 통해 다른 디바이스들 또는 머신들, 예를 들어 웨이퍼 프로세싱 툴(102)과 통신하기 위한 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(1912)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)은 또한, 비디오 디스플레이 유닛(1916)(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드 디스플레이(LED), 또는 음극선관(CRT)), 영숫자 입력 디바이스(alphanumeric input device)(1918)(예들 들어, 키보드), 커서 제어 디바이스(1920)(예를 들어, 마우스), 및 신호 생성 디바이스(1922)(예를 들어, 스피커)를 포함할 수 있다.The computer system 104 may further include a system network interface device 1912 for communicating with other devices or machines, eg, the wafer processing tool 102 , via a network 1914 . Computer system 104 may also include a video display unit 1916 (eg, a liquid crystal display (LCD), light emitting diode display (LED), or cathode ray tube (CRT)), an alphanumeric input device 1918 ) (eg, a keyboard), a cursor control device 1920 (eg, a mouse), and a signal generating device 1922 (eg, a speaker).

[00144] 이차 메모리는 머신-액세스 가능 저장 매체(1926)(또는 더 구체적으로는 컴퓨터-판독 가능 저장 매체)를 갖는 데이터 저장 디바이스(1924)를 포함할 수 있고, 그 머신-액세스 가능 저장 매체에는, 본원에서 설명되는 방법들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상을 구현하는 명령들의 하나 이상의 세트들(예컨대, 소프트웨어(1902))이 저장된다. 소프트웨어(1902)는 또한, 컴퓨터 시스템(104)에 의한 그의 실행 동안에 시스템 프로세서(1904) 내에 그리고/또는 메인 메모리(1906) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있고, 메인 메모리(1906) 및 시스템 프로세서(1904)는 또한, 머신-판독 가능 저장 매체들을 구성한다. 소프트웨어(1902)는 추가로, 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(1912)를 통하여 네트워크(1914)를 통해 송신 또는 수신될 수 있다.[00144] The secondary memory may include a data storage device 1924 having a machine-accessible storage medium 1926 (or more specifically a computer-readable storage medium), the machine-accessible storage medium comprising: , one or more sets of instructions (eg, software 1902 ) implementing any one or more of the methods or functions described herein are stored. The software 1902 may also reside fully or at least partially within the system processor 1904 and/or within the main memory 1906 during its execution by the computer system 104 , the main memory 1906 and the system processor 1904 also constitutes machine-readable storage media. The software 1902 may further be transmitted or received over the network 1914 via the system network interface device 1912 .

[00145] 머신-액세스 가능 저장 매체(1926)가 예시적인 실시예에서 단일 매체인 것으로 도시되어 있지만, “머신-판독 가능 저장 매체”라는 용어는 명령들의 하나 이상의 세트들을 저장하는 단일 매체 또는 다수의 매체들(예컨대, 중앙 집중형 또는 분산형 데이터베이스 및/또는 연관된 캐시들 및 서버들)을 포함하는 것으로 취해져야 한다. “머신-판독 가능 저장 매체”라는 용어는 또한, 머신에 의한 실행을 위해 명령들의 세트를 저장 또는 인코딩할 수 있고, 머신으로 하여금 방법들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하는 임의의 매체를 포함하는 것으로 취해질 것이다. 그에 따라, “머신-판독 가능 저장 매체”라는 용어는 솔리드-스테이트 메모리들, 및 광학 및 자기 매체들을 포함하는(그러나 이에 제한되지는 않는) 것으로 취해질 것이다.Although machine-accessible storage medium 1926 is shown as being a single medium in an exemplary embodiment, the term “machine-readable storage medium” refers to a single medium or multiple media (eg, centralized or distributed databases and/or associated caches and servers). The term “machine-readable storage medium” also includes any medium capable of storing or encoding a set of instructions for execution by a machine and causing a machine to perform any one or more of the methods. will be taken as Accordingly, the term “machine-readable storage medium” shall be taken to include, but is not limited to, solid-state memories, and optical and magnetic media.

[00146] 전술한 설명에서, 특정한 예시적인 실시예들이 설명되었다. 다음의 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 그 실시예들에 다양한 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 자명할 것이다. 그에 따라, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다.[00146] In the foregoing description, certain exemplary embodiments have been described. It will be apparent that various modifications may be made to the embodiments without departing from the scope of the following claims. Accordingly, the specification and drawings are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense.

Claims (15)

챔버 볼륨(chamber volume)을 갖는 프로세스 챔버;
상기 챔버 볼륨 내에 장착된 제1 마이크로 센서(micro sensor) ―상기 제1 마이크로 센서는 제1 감지 층(sensing layer) 위에 제1 마스크 층(mask layer)을 포함함―; 및
상기 챔버 볼륨 내에 장착된 제2 마이크로 센서 ―상기 제2 마이크로 센서는 제2 감지 층 위에 제2 마스크 층을 포함함―를 포함하며,
상기 제1 마이크로 센서 및 상기 제2 마이크로 센서는 각각의 파라미터들을 갖고, 각각의 감지 층들 상의 각각의 센서 표면들을 포함하며, 그리고 상기 각각의 파라미터들은, 상기 각각의 센서 표면들로부터 재료가 제거될 때 변화하는,
웨이퍼 프로세싱 툴.
a process chamber having a chamber volume;
a first micro sensor mounted within the chamber volume, the first micro sensor comprising a first mask layer over a first sensing layer; and
a second micro sensor mounted within the chamber volume, the second micro sensor comprising a second mask layer over a second sensing layer;
The first micro sensor and the second micro sensor have respective parameters and include respective sensor surfaces on respective sensing layers, and the respective parameters are determined when material is removed from the respective sensor surfaces. changing,
Wafer processing tools.
제1 항에 있어서,
상기 챔버 볼륨 내에 장착되고 상기 챔버 볼륨에 개방(open)되는 노출된 감지 층을 더 포함하는,
웨이퍼 프로세싱 툴.
According to claim 1,
and an exposed sensing layer mounted within the chamber volume and open to the chamber volume;
Wafer processing tools.
제2 항에 있어서,
상기 제1 마스크 층은 제1 두께를 가지며, 상기 제2 마스크 층은 상기 제1 두께와 상이한 제2 두께를 갖는,
웨이퍼 프로세싱 툴.
3. The method of claim 2,
the first mask layer has a first thickness and the second mask layer has a second thickness different from the first thickness;
Wafer processing tools.
제3 항에 있어서,
상기 제1 마스크 층 및 상기 제2 마스크 층은, 가변 두께를 포함하는 층 프로파일(layer profile)을 갖는 블랭킷 마스크 층(blanket mask layer)의 일부분들인,
웨이퍼 프로세싱 툴.
4. The method of claim 3,
wherein the first mask layer and the second mask layer are portions of a blanket mask layer having a layer profile comprising a variable thickness;
Wafer processing tools.
제2 항에 있어서,
상기 제1 마스크 층은 제1 마스크 재료를 갖고, 상기 제2 마스크 층은 제2 마스크 재료를 가지며, 상기 제1 마스크 재료는 상기 챔버 볼륨 내의 에천트(etchant)에 의한 에칭에 민감하고, 상기 제2 마스크 재료는 상기 에천트에 의한 에칭에 민감하지 않은,
웨이퍼 프로세싱 툴.
3. The method of claim 2,
the first mask layer has a first mask material, the second mask layer has a second mask material, the first mask material is susceptible to etching by an etchant in the chamber volume, and 2 the mask material is insensitive to etching by the etchant,
Wafer processing tools.
제5 항에 있어서,
상기 제1 마이크로 센서는 상기 노출된 감지 층을 포함하고, 상기 제1 마스크 층은 상기 노출된 감지 층과 상기 제1 감지 층 사이에 있는,
웨이퍼 프로세싱 툴.
6. The method of claim 5,
wherein the first micro sensor comprises the exposed sensing layer, the first mask layer being between the exposed sensing layer and the first sensing layer;
Wafer processing tools.
제6 항에 있어서,
상기 노출된 감지 층과 상기 제1 감지 층 사이에 중간 마스크 층(intermediate mask layer)을 더 포함하는,
웨이퍼 프로세싱 툴.
7. The method of claim 6,
further comprising an intermediate mask layer between the exposed sense layer and the first sense layer;
Wafer processing tools.
제1 항에 있어서,
상기 마이크로 센서들은 마이크로 센서들을 포함하고, 상기 각각의 파라미터들은 상기 마이크로 센서들의 커패시턴스(capacitance)들이며, 그리고 상기 커패시턴스들은, 상기 각각의 센서 표면들로부터 재료가 제거될 때 변화하는,
웨이퍼 프로세싱 툴.
According to claim 1,
wherein the micro sensors include micro sensors, wherein the respective parameters are capacitances of the micro sensors, and the capacitances change when material is removed from the respective sensor surfaces;
Wafer processing tools.
챔버 볼륨을 갖는 프로세스 챔버에서 웨이퍼 제조 프로세스를 개시하는 단계 ―제1 마이크로 센서 및 제2 마이크로 센서가 상기 프로세스 챔버 내에 배치되고, 상기 제1 마이크로 센서의 제1 감지 층 및 상기 제2 마이크로 센서의 제2 마스크 층이 상기 챔버 볼륨에 노출됨―;
에천트에 의해 상기 제1 마이크로 센서의 제1 감지 층 상의 제1 센서 표면을 에칭하는 단계; 및
상기 제2 마이크로 센서의 제2 감지 층 상의 제2 센서 표면을 상기 챔버 볼륨에 노출시키기 위해, 상기 제2 마이크로 센서의 제2 마스크 층을 박리(strip)하는 단계를 포함하는,
방법.
initiating a wafer fabrication process in a process chamber having a chamber volume, wherein a first micro sensor and a second micro sensor are disposed within the process chamber, a first sensing layer of the first micro sensor and a first sensing layer of the second micro sensor 2 mask layer exposed to the chamber volume;
etching a first sensor surface on a first sensing layer of the first micro sensor with an etchant; and
stripping a second mask layer of the second micro sensor to expose a second sensor surface on the second sensing layer of the second micro sensor to the chamber volume;
method.
제9 항에 있어서,
상기 마이크로 센서들은 각각의 커패시턴스들을 갖는 마이크로 센서들을 포함하며, 그리고 상기 각각의 커패시턴스들은, 각각의 센서 표면들로부터 재료가 제거될 때 변화하는,
방법.
10. The method of claim 9,
wherein the micro sensors include micro sensors having respective capacitances, wherein the respective capacitances change as material is removed from respective sensor surfaces;
method.
제10 항에 있어서,
상기 각각의 커패시턴스들을 측정하는 단계; 및
상기 각각의 커패시턴스들에 기반하여, 상기 제2 감지 층 상의 상기 제2 센서 표면이 상기 챔버 볼륨에 노출되었는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는,
방법.
11. The method of claim 10,
measuring the respective capacitances; and
determining whether the second sensor surface on the second sensing layer has been exposed to the chamber volume based on the respective capacitances;
method.
제10 항에 있어서,
상기 에천트는 상기 제1 센서 표면으로부터 재료를 제거하고, 상기 제2 마스크 층으로부터는 재료를 제거하지 않는,
방법.
11. The method of claim 10,
the etchant removes material from the first sensor surface and does not remove material from the second mask layer;
method.
제9 항에 있어서,
상기 제1 마이크로 센서 및 상기 제2 마이크로 센서는 상기 챔버 볼륨 내의 챔버 벽 상에 장착되는,
방법.
10. The method of claim 9,
wherein the first micro sensor and the second micro sensor are mounted on a chamber wall within the chamber volume;
method.
제9 항에 있어서,
상기 제1 마이크로 센서 및 상기 제2 마이크로 센서는 상기 챔버 볼륨 내에 배치된 입자 모니터링 디바이스(particle monitoring device)의 지지 표면 상에 장착되는,
방법.
10. The method of claim 9,
wherein the first micro sensor and the second micro sensor are mounted on a support surface of a particle monitoring device disposed within the chamber volume.
method.
제9 항에 있어서,
상기 프로세스 챔버 내에 제3 마이크로 센서가 배치되고, 상기 제3 마이크로 센서의 제3 마스크 층은 상기 챔버 볼륨에 노출되고, 상기 제3 마스크 층은 상기 제2 마스크 층보다 두꺼운,
방법.
10. The method of claim 9,
a third micro sensor disposed within the process chamber, a third mask layer of the third micro sensor exposed to the chamber volume, the third mask layer being thicker than the second mask layer;
method.
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